数控刀架综合性能直接决定数控刀架加工能力,通过理论分析,并结合前期研究成果可知,重复定位精度、刚度、切削振动和转位噪声4项指标对刀架加工性能的影响最大。数控刀架综合性能的提升将带来其可靠性水平的提升,而可靠性水平的提升是实现国产数控刀架赶超进口刀架产品质量的关键一步。数控刀架随着载荷历程增加其综合性能衰退不可避免,目前数控刀架性能衰退理论还不完善,尚不能准确描述刀架性能在真实工况下的衰退历程,且数控刀架的故障数据往往属于小样本数据,数据量稀少,为数控刀架的设计、维修和可靠性评估造成一定困难。针对上述问题,本文以卧式数控刀架为研究对象,开展了基于企业加工现场跟踪的试验数据的数控刀架综合性能衰退规律的研究。为获取数控刀架真实工况下的综合性能衰退过程,在国家科技重大专项“功能部件测试试验共性技术研究与能力建设”的支持下,前往机床用户企业进行历时192天的数控刀架现场试验数据的采集。通过激光位移传感器等设备5次采集了4项综合性能指标的数据,并通过正交试验抽样法、切削振动时频域分析法、精度保持度理论、层次分析法及可靠性技术等方法,完成了评估数控刀架综合性能保持度、重复定位精度保持度以及突发故障与退化故障竞争出现状态下的可靠度水平等关键技术的研究,具体研究内容如下:1.根据国家标准及相关文献的研究成果,阐述选取重复定位精度、刚度、切削振动和转位噪声4项指标为数控刀架综合性能指标的理由。并以此为基础建立采集数控刀架重复定位精度、刚度、切削振动和转位噪声数据的试验方案,提出相应的试验要求,规定4项指标的数据采集流程。2.选择激光位移传感器、千斤顶、加速度传感器和噪声仪作为重复定位精度、刚度和转位噪声指标的数据采集设备,并阐述各设备的检测原理和检测方法。运用本文提出的方法分析了被测刀架4项指标在192天内的变化趋势。设计了转位噪声现场试验位置与国标位置的对照试验,对现场试验数据进行了修正。3.通过正交表抽样确定数控刀架典型的切削工艺参数剖面并进行切削振动信号采集。在此基础上,对切削振动信号进行时频域分析,被加工件表面粗糙度检测,开展了振动信号特征值与粗糙度值的相关性分析,并对试验中的系统误差及随机误差的特征值进行分析。4.将机床精度保持度理论运用在数控刀架综合性能评估上,评估出重复定位精度、刚度和转位噪声指标保持度结果。根据3σ原则,评估切削振动均方根值保持度。运用层次分析法量化4项指标权重,对于权重最大的重复定位精度分别用回归分析Regress工具箱和最小二乘法对试验刀架重复定位精度衰退的时间进行估计。最后提出重复定位精度退化失效与可靠性故障引起的突发失效竞争出现情况下的数控刀架可靠度计算方法。