基于診斷系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)，也就是對生產(chǎn)設(shè)備進行可靠而無錯誤報警的監(jiān)控贸桶，從而使無故障生產(chǎn)成為可能舅逸，ISPI項目所研制的高能機床主軸診斷系統(tǒng)的診斷單元提高了生產(chǎn)設(shè)備的可靠性』噬福　　

　　對于生產(chǎn)設(shè)備來說琉历，重要的不光是加工速度和加工精度，可靠性也同樣重要水醋。所以旗笔，有助于提高機器可靠性和過程質(zhì)量的智能診斷工具，是亞琛WZL機床講座的核心研究課題之一拄踪∮瘢　　

　　監(jiān)控方案規(guī)定，在過程中采用可靠的高性能傳感器和執(zhí)行器惶桐，以便能夠拿到有關(guān)各個部件工作狀態(tài)或者整個過程的可靠數(shù)據(jù)撮弧。　　

　　機床上的核心部件是主軸姚糊。主軸的工作狀態(tài)受一系列與時間有關(guān)的影響因素的制約贿衍，如溫度、轉(zhuǎn)數(shù)婆跋、外部負荷冈哮、軸向及徑向振動或者環(huán)境條件等。過去做過許多試驗簇精，以采集主軸不穩(wěn)定的工作狀態(tài)讼逐。因此，如今幾乎所有快速旋轉(zhuǎn)的主軸都按標準配置了傳感器嚎闹，用以測量軸承部位和馬達線圈上的溫度凸翩，個別機床還在主軸頭上配置了軸向和徑向移位傳感器牙晰，在軸承部位裝配了振動傳感器。此外還有監(jiān)控刀具夾緊狀態(tài)的傳感器以及位置傳感器和內(nèi)部控制信號肪麦〗弦ィ　　

　　盡管如此，迄今主軸診斷系統(tǒng)在實踐中經(jīng)受住考驗的卻寥寥無幾孩最。原因并不在于傳感器信息不足趾赡，而在于缺少數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)處理的智能算法，在于傳感器對干擾的敏感性太高眯找。所以好勤，診斷系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)依舊是，對生產(chǎn)設(shè)備進行可靠而無錯誤報警的監(jiān)控啼染，從而使無故障生產(chǎn)成為可能宴合。　　

　　那么迹鹅，以什么樣的方式才能對主軸的測量數(shù)據(jù)進行有效地采集卦洽、分析處理并將它們相互關(guān)聯(lián)起來呢？哪些數(shù)據(jù)是提供主軸狀態(tài)的明確信息呢斜棚？主軸制造廠家和用戶對高能機床主軸診斷系統(tǒng)的興趣有增無減阀蒂。　　

　　聯(lián)邦科研部BMBF的ISPI智能主軸單元項目深入探討了這些問題弟蚀，研究了高能機床主軸診斷系統(tǒng)的初步思路蚤霞。為此在兩條試驗主軸上安裝了許多傳感器和執(zhí)行器，以便用傳感方式采集主軸的臨界工作狀態(tài)义钉，并借助執(zhí)行器加以調(diào)節(jié)争便。比如內(nèi)裝的加速傳感器用于對振動進行測量，DMS測力環(huán)則測量預拉力断医。一體化內(nèi)置的執(zhí)行機構(gòu)包括壓電陶瓷調(diào)節(jié)元件滞乙，利用該元件可以調(diào)節(jié)軸承的預應力，另裝有一臺微型計量泵葡谅，可主動對主軸軸承的微量潤滑進行調(diào)節(jié)脱处，另外還有各種各樣的控制功能±ㄊ粒　　

　　ISPI項目取得的部分結(jié)果是一個微型化的數(shù)據(jù)記錄器忍抗，數(shù)據(jù)記錄器也可以附加安裝在機床的控制裝置上。數(shù)據(jù)記錄器的任務是饲丢，把主軸當作一個機電一體化的機器組成部分付厦，給它裝上一種分散的智能(圖2)。這樣蜻弧，主軸今后不僅能對環(huán)境的變化自動做出反應超默，而且也能進行自我診斷蟆盖。數(shù)據(jù)記錄儀裝有一臺微處理器和一個存儲模塊，因而可以作為一個連接機構(gòu)园环，該機構(gòu)經(jīng)過內(nèi)裝的傳感器采集主軸的工作狀態(tài)多梦。　　

　　為了避免出現(xiàn)主軸的臨界工作狀態(tài)陋气，比如需要對碰撞劳吠、過載荷以及溫度的變化進行監(jiān)控。為此首先需要對主軸的臨界工作狀態(tài)以及非臨界工作狀態(tài)全部從測量技術(shù)上進行采集巩趁，并保存在一個共享的數(shù)據(jù)庫里痒玩。然后可以根據(jù)這個基準數(shù)據(jù)庫，求出基準數(shù)據(jù)和當前的傳感器數(shù)據(jù)之間現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)并進行分析處理议慰。例如一旦當前的過程信號超過了數(shù)據(jù)記錄儀存儲器中保存的極限值蠢古，一種簡單的分析處理算法即可經(jīng)過連接控制裝置的接口啟動報警。根據(jù)工作狀態(tài)的不同褒脯，這要么是機器的一次反應(比如碰撞時緊急停車)，要么是向人機接口發(fā)出的一次報警信號(如軸承磨損加重時)缆毁》ǎ　　

　　數(shù)據(jù)記錄儀今后也將對預防性的維護措施提供支持，方法是數(shù)據(jù)記錄儀的軟件對當前的傳感器數(shù)據(jù)額外進行分析脊框。每一個采集到的參數(shù)都要制作直方圖颁督，并進行趨勢分析，然后保存在數(shù)據(jù)記錄儀的數(shù)據(jù)存儲器里浇雹。這樣沉御，每個組件的故障概率都可以從時間上做出估計，必要時也可及時實施維護工作依筝。預定的目標還包括與設(shè)計系統(tǒng)的連接芋甸，因而使維修也可以自動地在生產(chǎn)計劃中得到考慮。使用者可以從數(shù)據(jù)記錄儀中調(diào)出這些信息剪莲，并可以圖形的形式在操作界面上顯示出來谬咽。打算保護自己、不讓人家提出無理索賠要求的主軸制造廠家众新，今后可以從過負荷狀態(tài)的記錄中得到好處麸癌。　　

　　對機床組件的監(jiān)控將提高生產(chǎn)設(shè)備的可靠性弄袜。機床組件上越來越多地采用傳感系統(tǒng)性躬，結(jié)合對所采集數(shù)據(jù)的智能處理，對機床運營商來說將大有好處女溺。診斷系統(tǒng)的目標是俱挨，把機器的運轉(zhuǎn)設(shè)計得更加可靠函绊，具有更高的可操作性，并大大簡化維修工作滨溉。成本高昂的停產(chǎn)時間將被縮短什湘，生產(chǎn)成本也將下降。

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