数控机床作为一种复杂的机电液复合设备,其技术水平、研制难度是一个国家综合国力的体现。目前国产高端数控机床可靠性水平与国外品牌相比差距较大,成为限制其发展的技术瓶颈。电主轴作为数控机床的关键功能部件,是影响数控机床整机可靠性的主要因素。而拉刀机构是电主轴中的关键部件,主要起着刀柄的拉紧和松开功能。拉刀机构的状态好坏是影响电主轴可靠性及机床的加工水平的重要因素。目前,开展拉刀机构的试验系统研制和状态监测研究的内容很少,尚未有较成熟的拉刀机构试验系统和状态监测试验方面的研究内容。为此,本文将从这两方面展开研究,搭建针对拉刀机构的试验系统,并根据相关理论分析,应用试验系统开展拉刀机构的状态监测及健康状态评估的研究。论文的主要研究内容如下:1.拉刀机构试验系统研制。明确试验系统的功能需求,制定拉刀机构试验系统的总体设计方案,包括机械结构方案,控制方案、状态监测方案。针对试验系统的机械结构,完成组成部件的结构设计、强度分析、选型优化等工作;针对控制系统,完成控制电路设计和PLC控制程序的开发等工作;针对状态监测平台,主要分析了监测过程,为后续监测平台的开发提供基础。2.拉刀机构主要监测部位研究。通过分析拉刀机构的前期故障数据和结构组成及功能,确定了拉刀机构的功能性故障模式集合,利用模糊综合评判和层次分析相结合的方法,分析了拉刀机构各组成部件的故障风险,从中选取故障风险程度为较高的组成部件作为监测拉刀机构状态的主要监测部位。并定性分析了可表征被监测部位的状态量,将其作为监测信号,为后续开展监测信号的定量分析奠定基础。3.拉刀机构监测信号分析及状态监测平台开发。针对拉爪振动、刀柄位移量、碟簧拉刀力、刀柄-主轴结合面配合精度等监测信号,进行了信号监测方法和评价指标选取两方面的研究。确定了不同类型信号的监测方法及监测用设备,对于阈值类信号,结合电主轴参数表确定了其阈值范围或标准值。开发了监测拉刀机构状态的软件平台,具备数据显示、管理、存储、分析等工能。可以对监测信号进行状态监测。4.拉刀机构状态监测试验及健康状态评估研究。根据确定的监测部件及监测信号,开展拉刀机构的状态监测试验,制定了试验的具体方案,包括试验环境、试验具体要求、试验流程安排等。明确了试验开展的方式为模拟拉刀机构的松拉刀动作。提出了一种基于D-S证据你的拉刀机构健康状态评估方法,依据试验监测数据,对拉刀机构的健康状态进行了评估,评估结果与实际试验过程中的状态表现一致,验证了监测系统的可用性