【摘 要】
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数控机床关键功能部件核心性能指标直接决定了数控机床的加工性能优劣。本文以国家科技重大专项为研究背景,重点研究基于数控机床KPI体系的关键滚动功能部件载荷谱试验及应用。建立了数控机床KPI体系,确定了数控机床一级指标重要程度为:精度、可靠性及效率;选取了直接影响数控机床精度及可靠性关键指标的关键滚动功能部件（滚动直线导轨副和滚珠丝杠副）的载荷谱作为主要研究内容,建立了滚动功能部件受载模型与寿命预估模
【基金项目】
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国家科技重大专项“特种典型零部件制造领域国产数控系统HN工程”（2017ZX01011001）项目中的子课题任务“特种典型零部件制造关键机床、核心功能部件的关键指标及可靠性体系共性技术研究”；
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数控机床关键功能部件核心性能指标直接决定了数控机床的加工性能优劣。本文以国家科技重大专项为研究背景,重点研究基于数控机床KPI体系的关键滚动功能部件载荷谱试验及应用。建立了数控机床KPI体系,确定了数控机床一级指标重要程度为:精度、可靠性及效率;选取了直接影响数控机床精度及可靠性关键指标的关键滚动功能部件（滚动直线导轨副和滚珠丝杠副）的载荷谱作为主要研究内容,建立了滚动功能部件受载模型与寿命预估模型。具体研究内容如下:（1）建立了加工典型零部件数控机床KPI体系。针对某军工研究所14台加工典型零部件机床,以加工回转轴类零件机床为例选取精度、效率、可靠性作为一级关键性能指标,基于此进一步提出了14项二级关键性能指标并提出了确定各项关键性能指标的权重与量化的方法,最终形成了数控机床KPI体系。（2）设计了载荷试验获取切削力信号并对信号预处理方法进行了研究。针对研究所立式加工中心铣削过程,确定了9种典型测试工况,然后针对典型工况开展了切削试验并收集了切削力信号,对采集的切削力信号进行了预处理。（3）研究了关键功能部件载荷谱设计方法。采用雨流计数法对采集的切削力信号进行了统计计数,确定了载荷均幅值联合概率密度分布函数。之后利用拟合的分布模型对载荷循环频次进行载荷外推,建立了载荷均幅值二维谱,对机床关键滚动功能部件承受载荷模型进行了分析,建立其载荷分布模型为寿命预估奠定了基础。（4）对建立的数控机床KPI及关键功能部件载荷谱进行了应用。基于建立的数控机床KPI体系对再制造前后机床进行了综合性能评价,并且利用编制的载荷谱与建立的关键滚动功能部件受载模型对其进行了寿命校核,并建立了其寿命预估模型。
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