【摘 要】
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本文面向数控机床对高可靠性刀库系统的要求,在国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”项目“数控机床关键功能部件可靠性增长工程”资助下,研究盘式刀库刀臂等关重件的可靠性设计和质量管控技术,并搭建可靠性试验台,研究刀库各项性能随换刀次数的变化规律。全文取得以下成果:（1）在刀臂强度可靠性设计方面,基于刀臂结构特征和受力特点,并考虑刀臂疲劳强度提出了刀臂强度可靠性设计准则。在此基础上,针对BT40
【基金项目】
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国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”项目“数控机床关键功能部件可靠性增长工程”
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本文面向数控机床对高可靠性刀库系统的要求,在国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”项目“数控机床关键功能部件可靠性增长工程”资助下,研究盘式刀库刀臂等关重件的可靠性设计和质量管控技术,并搭建可靠性试验台,研究刀库各项性能随换刀次数的变化规律。全文取得以下成果:（1）在刀臂强度可靠性设计方面,基于刀臂结构特征和受力特点,并考虑刀臂疲劳强度提出了刀臂强度可靠性设计准则。在此基础上,针对BT40#530刀臂,基于各工作阶段的受力分析和应力校核,验证了该刀臂的强度可靠性。（2）在刀套倒刀精度分析和刀臂精度可靠性设计方面,首先提出一种基于激光位移传感器的刀库倒刀精度测量方法,该方法通过矩阵变换方法可计算出刀库倒刀时的两误差角,并通过试验得到某刀库在额定载荷下倒刀精度偏差范围为±1008)。其次,统筹考虑刀套倒刀精度、ATC输出轴精度、主轴换刀点精度等精度的变化范围,研究了可保障准确换刀的刀臂精度可靠性设计方法,确定了考虑刀爪磨损影响的刀臂公差精度设计范围。（3）在刀臂Cpk管控技术研究方面,首先基于刀臂功能及其装配工艺确定了刀臂关键尺寸参数,并提出各工序的过程能力计算方法,在此基础上,通过收集某公司的刀臂对应尺寸的加工工艺数据,完成了各工序的过程能力的计算,并针对薄弱环节从加工设备、工艺方法、材料等方面提出了改进意见。（4）在刀库可靠性试验和评价方面,在某公司主机现场搭建了盘式刀库性能监测和可靠性试验台,进而进行了100万次的换刀试验,得到了换刀精度、刀库及主轴振动、电机电流以及气压等关键性能随换刀次数的变化规律,并根据试验次数及故障特征完成了盘式刀库的可靠性综合评价。
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