本發明專利技術公開了一種數控系統可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，該方法是基于數控系統的使用特點以及可靠性鑒定試驗的相關理論，從溫度、濕度、振動等環境條件和電應力、功能模式、輸入信號、負載條件等方面提出了用于數控系統可靠性鑒定試驗的條件確定流程和方法，同時可以在數控系統的實際可靠性鑒定試驗中得以實施，試驗的過程由試驗剖面確定。它有四大步驟：步驟一：環境條件的確定；步驟二：工作條件的確定；步驟三：試驗方案第一部分的確定；步驟四：試驗方案第二部分的確定。本方法可以快速簡單地給出針對數控系統可靠性試驗的條件和方案，便于試驗迅速展開，在數控系統監測及評估技術領域里具有實用價值。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，具體是用于檢驗MTBF (平均故障間隔時間)和獲取可靠性數據、故障信息等的可靠性鑒定試驗中各試驗條件的確定以及整體方案的評估與確定，該方案可以快速簡單地給出針對數控系統可靠性試驗的條件和方案，便于試驗迅速展開。屬于數控系統監測及評估
技術介紹
數控機床是現代制造技術的基礎裝備，其技術水平高低是衡量一個國家工業現代化水平的重要標志，而數控機床的可靠性是機床質量的關鍵。數控系統作為各類數控機床的控制中樞，其結構主要包括控制系統、伺服系統和位置測量系統三大部分。數控系統在運行和使用過程中的可靠性，直接關系到數控機床的整體水平和運轉效能，影響整個機床的 可靠性。在實際的使用中，數控系統的故障往往會引起較嚴重的后果和經濟損失。數控系統的可靠性評定需要通過可靠性鑒定試驗的方法來進行，可靠性鑒定試驗可以檢驗數控系統的MTBF (平均故障間隔時間)和獲取可靠性數據、故障信息等。目前，對于MTBF要求在IOOOOh以上的高指標數控系統，其MTBF指標驗證在實施上困難較大，試驗時間周期長。當前數控系統可靠性鑒定試驗的條件與方案并沒有合適的評估和確定方法，需要從包括溫度、濕度、振動等在內的各種條件細節指標與數控系統自身結合來進行試驗條件與方案的確定。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，它可以在數控系統的實際可靠性鑒定試驗中得以實施，同時可以快速簡單地給出具體的條件指標和實施步驟，便于試驗迅速展開。實現本專利技術的技術解決方案是，該方法充分反映其在實際使用中遇到的主要環境條件和工作條件。環境條件和工作條件的綜合稱為試驗剖面。對大量典型數控系統現場工作環境和工作條件進行實測，再將實測數據按照有關標準進行分析和統計處理得到的試驗剖面是最有針對性的可靠性試驗條件。當無法按照這種方式得到數控系統運行的環境條件和工作條件時，可在分析數控系統、結構組成特點的基礎上，采用有關標準給出的環境條件和工作條件來合成試驗剖面。本專利技術，該方法具體步驟如下步驟一環境條件的確定數控系統的可靠性試驗涉及的環境條件主要包括溫度、濕度和振動3類。GB/T26220-2010的4. 4. I節給出了數控系統的環境要求和標準，包括其所屬的機械電氣設備安全類標準GB 5226. 1-2008、調速電氣系統相關的GB/T 12668. 1-2002、GB/T12668. 2-2002和用于可編程控制器的IEC 61131-2:2007。由于這些標準的環境條件并不統一，當將這些標準涉及的產品組合起來作為單個系統進行試驗時，需要對數控系統具體情況進行綜合分析，對標準給出的條件進行剪裁確定試驗條件，或參考一般性的用于固定使用在有氣候防護場所設備的可靠性試驗標準GB 7288. 2-87來確定環境條件。以下是根據上述內容確定了三種不同的環境條件(I)溫度數控系統應能正常工作在預期使用環境空氣溫度為5°C 40°C范圍內，考慮到中國氣候帶分布南北方差異，可放寬到0°C 55°C，對于非常熱的環境(如熱帶氣候、鋼廠、造紙廠)及寒冷環境，則可能有額外的要求。(2)濕度當數控系統最高溫度為40°C，相対濕度不超過50%時，其中電氣設備應能正常工作。溫度低則允許高的相対濕度(如20°C時為90%)。(3)振動GB 5226. 1-2002要求應通過選擇合適的設備，將數控系統中的電氣設備遠離振源安裝或采取附加措施，以防止(由機械及其有關設備產生或實際環境引起的)振 動、沖擊和碰撞的不良影響。步驟ニ工作條件的確定工作條件包括產品現場工作中主要的電源環境(電應力)、功能模式、輸入信號、負載條件的組合。其中電源環境的電壓變化范圍為額定值的-159TlO%。頻率變化范圍為49^5IHz0功能模式中應根據產品的技術條件或使用說明書所規定的全部功能確定功能模式。功能轉換可以由操作者直接控制，也可以靠程序信號自動控制。對于輸入信號，根據產品技術條件或使用說明書確定典型測試程序。程序應體現產品所規定的功能輸入信號為典型零件的加工程序。對于負載條件，要按實際工作情況來確定，以最后輸出到電氣執行元件為止進行計算。電氣執行元件也可采用模擬負載。步驟三試驗方案第一部分的確定可靠性鑒定試驗首先實施可靠性組合環境應力試驗。由于試驗的受試產品主要為采用內置型機箱并且機箱內包含IXD、磁盤驅動器等溫度敏感器件的數控系統或裝置，根據GB/T 26220-2010，試驗溫度為_4(T55°C，選擇常溫工作溫度為30°C，其中工作溫度下限為0°C ;工作溫度上限為55°C ;工作溫變低溫為0°C，高溫為55°C，溫變率為l/min°C ;貯存溫度下限為_40°C ;貯存溫度上限為70°C。試驗箱內的相対濕度控制在30% 95%。根據GB/T 26220— 2010，試驗的振動條件選擇為頻率范圍IOHz 55Hz,掃頻速度loctave/min,振幅峰值O. 15mm,的正弦掃頻振動，x、y、z三軸各方向姆軸各10次。為考核數控系統在嚴酷環境條件的可靠性，在工作低溫時，對供電電壓米取-15%的下拉偏；在工作高溫時對供電電壓采取10%的上拉偏。步驟四試驗方案第二部分的確定鑒定試驗的第二部分為正式運行試驗。第二階段試驗的綜合應カ包括溫度、濕度、電應カ和工作應カ等。溫度和濕度應カ采用試驗現場的自然環境條件，試驗過程中做實時監測和記錄。第二階段試驗剖面為ー個循環，整個剖面以數控系統運行的所有典型エ況為依據制定，對主軸和進給軸各部分測試內容的順序并無影響，同時也可以剪裁和拆分組合進行測試。其中，系統上電開機后，先人工對按鍵功能測試一遍，之后通過編程實現主軸和進給軸的不同エ況，主軸和進給軸的測試又分為不加載和加載兩種情況。空載測試吋，不加負載，令所有輸出軸在額定轉速正反轉各5min ;主軸加速測試時，令主軸轉速在IOs內從O加速到極速的90%，正反向均測試；主軸極速測試時，令主軸在5秒內從極速的90%加速至極速，保持5秒，再從5秒內減速至極速的90%，保持5秒，正反向均測試；主軸減速測試吋，令主軸轉速在10秒內從極速的90%減速到0，正反向均測試；直線插補運動測試時，X、Y、Z軸兩兩組合分別在額定轉速下同時從零位置運動到各自最大行程的90%，然后返回；圓弧插補運動測試吋，X、Y、Z軸兩兩組合在額定轉速下分別在Ti、TL、YZ平面內做順時針及逆時針圓弧插補運動各一周；過載測試時，令數控系統在功率或扭矩在110%額定載荷下持續運行5s ;急停測試時，在數控系統運行過程中，隨機選擇急停來測試數控系統的反應。最后對系統進行斷電，一個完整的循環結束。 本專利技術的優點在于非常詳細和具體的提供了一整套用于數控系統可靠性鑒定試驗的方法，其中的環境條件、工作條件都是相對最全面的，每ー個數據指標都來自于實際測量和有關標準，可以對數控系統相關的所有可靠性試驗條件和方案選擇提供比較全面地依據。附圖說明圖I為組合環境應力試驗剖面示意圖；圖2為組合環境應カ試驗流程圖；圖3為運行試驗剖面示意圖；圖4為運行測試循環流程示意圖；圖5為本專利技術流程框圖。具體實施例方式見圖5，本專利技術ー種數控系統可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，該方法具體步驟如下步驟ー環境條件的確定數控系統的可靠性試驗涉及的環境條件主要包括溫度、濕度和振動3類。GB/T26本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種數控系統可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：步驟一：環境條件的確定數控系統的可靠性試驗涉及的環境條件包括溫度、濕度和振動3類；GB/T？26220？2010的4.4.1節給出了數控系統的環境要求和標準，包括：其所屬的機械電氣設備安全類標準GB5226.1？2008、調速電氣系統相關的GB/T？12668.1？2002、GB/T？12668.2？2002和用于可編程控制器的IEC？61131？2:2007；由于這些標準的環境條件并不統一，當將這些標準涉及的產品組合起來作為單個系統進行試驗時，需要對數控系統具體情況進行綜合分析，對標準給出的條件進行剪裁確定試驗條件，或參考一般性的用于固定使用在有氣候防護場所設備的可靠性試驗標準GB？7288.2？87來確定環境條件；以下是根據上述內容確定了三種不同的環境條件：（1）溫度：數控系統應能正常工作在預期使用環境空氣溫度為5℃~40℃范圍內，考慮到中國氣候帶分布南北方差異，放寬到0℃~55℃，對于非常熱的環境及寒冷環境，則有額外的要求；（2）濕度：當數控系統最高溫度為40℃，相對濕度不超過50%時，其中電氣設備應能正常工作；溫度低則允許高的相對濕度，如20℃時為90%；（3）振動：GB？5226.1？2002要求應通過選擇合適的設備，將數控系統中的電氣設備遠離振源安裝或采取附加措施，以防止由機械及其有關設備產生或實際環境引起的振動、沖擊和碰撞的不良影響；步驟二：工作條件的確定工作條件包括產品現場工作中的電源環境、功能模式、輸入信號、負載條件的組合；其中電源環境的電壓變化范圍為額定值的？15%~10%，頻率變化范圍為49~51Hz；功能模式中應根據產品的技術條件或使用說明書所規定的全部功能確定功能模式，功能轉換由操作者直接控制，或者靠程序信號自動控制；對于輸入信號，根據產品技術條件或使用說明書確定典型測試程序，程序應體現產品所規定的功能輸入信號為典型零件的加工程序；對于負載條件，要按實際工作情況來確定，以最后輸出到電氣執行元件為止進行計算；電氣執行元件采用模擬負載；步驟三：試驗方案第一部分的確定可靠性鑒定試驗首先實施可靠性組合環境應力試驗；由于試驗的受試產品為采用內置型機箱并且機箱內包含LCD、磁盤驅動器溫度敏感器件的數控系統或裝置，根據GB/T？26220？2010，試驗溫度為？40~55℃，選擇常溫工作溫度為30℃，其中工作溫度下限為0℃；工作溫度上限為55℃；工作溫變低溫為0℃，高溫為55℃，溫變率為1/min℃；貯存溫度下限為？40℃；貯存溫度上限為70℃；試驗箱內的相對濕度控制在30%~95%，根據GB/T？26220—2010，試驗的振動條件選擇為頻率范圍10Hz~55Hz，掃頻速度1octave/min，振幅峰值0.15mm，的正弦掃頻振動，x、y、z三軸各方向每軸各10次；為考核數控系統在嚴酷環境條件的可靠性，在工作低溫時，對供電電壓采取？15%的下拉偏；在工作高溫時對供電電壓采取10%的上拉偏；步驟四：試驗方案第二部分的確定鑒定試驗的第二部分為正式運行試驗，第二階段試驗的綜合應力包括：溫度、濕度、電應力和工作應力；溫度和濕度應力采用試驗現場的自然環境條件，試驗過程中做實時監測和記錄；第二階段試驗剖面為一個循環，整個剖面以數控系統運行的所有典型工況為依據制定，對主軸和進給軸各部分測試內容的順序并無影響，同時以剪裁和拆分組合進行測試；其中，系統上電開機后，先人工對按鍵功能測試一遍，之后通過編程實現主軸和進給軸的不同工況，主軸和進給軸的測試又分為不加載和加載兩種情況；空載測試時，不加負載，令所有輸出軸在額定轉速正反轉各5min；主軸加速測試時，令主軸轉速在10s內從0加速到極速的90%，正反向均測試；主軸極速測試時，令主軸在5秒內從極速的90%加速至極速，保持5秒，再從5秒內減速至極速的90%，保持5秒，正反向均測試；主軸減速測試時，令主軸轉速在10秒內從極速的90%減速到0，正反向均測試；直線插補運動測試時，X、Y、Z軸兩兩組合分別在額定轉速下同時從零位置運動到各自最大行程的90%，然后返回；圓弧插補運動測試時，X、Y、Z軸兩兩組合在額定轉速下分別在XY、XZ、YZ平面內做順時針及逆時針圓弧插補運動各一周；過載測試時，令數控系統在功率或扭矩在110%額定載荷下持續運行5s；急停測試時，在數控系統運行過程中，隨機選擇急停來測試數控系統的反應；最后對系統進行斷電，一個完整的循環結束。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚金勇，賈宇，張坤，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。