基于性能退化数据的加工中心的可靠性评估

＊ 收 稿 日期 ；０ １０—６ ２ １ —９１ 作 者 简 介 ： 志 伟 （ ９ ６ ） 男 ， 西 省 南 昌 市 人 ， 读 硕 士 生 ， 究 方 向 ： 控 机 床 的 可 靠 性 杨 １８一 ， 江 在 研 数 基 金 项 目 ： 家 “ 档 数 控 机 床 与 基 础 制 造 装 备 ” 技 重 大 专 项 项 目（ Ｏ ９ Ｘ ４ Ｏ － ｏ ４ 国 高 科 ２ＯＺ ＯＯＩ １）
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陕 西 科 技 大 学 学报
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第 ２ 卷 ９
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２ 性能退 化数 学模 型的建 立
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下 的退化 轨 迹外 推确 定 ， 以 使 用 性 能 退 化 数 据 分 析 代 替 传 统 的失 效 数 据 分 析 来 进 行 产 品 的 可靠 性 评 可
估 ［ ． 文 以某 机 床厂 生产 的加 工 心 中为研究 对 象 ， 过 对 加工 中心进 行 机 械应 力 仿 真试 验 后 ， 用试 验 １本 ］ 通 利
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灰 色 系统理 论 以部分 信息 已知 ， 分信 息未 知的小 样 本 、 部 贫信 息不 确 定性 系 统 为研 究 对象 ， 一 主要 通过 对部分 已知信息 的生 成 、 开发 ， 取有 价值 的信息 ， 现对 系统 行 为 、 提 实 演化 规 律 的正 确 认识 和有 效控 制 引．
０ 引 言
由于大 部分 产 品的失 效机 理最 终 可 以追 溯 到产 品潜 在 的性 能 退 化过 程 ， 因此从 某 种 意 义上 可 以认 为
性 能退化 最终 导致 了产 品失效 （ 故障 ） 或 的产 生 ． 因此 产 品 实 际 的失 效 时 间可 以通 过估 计 产 品在 给 定应 力
灰色 系统模 型对 试验数 据及 其分 布没有 特殊 的要求 和 限制．
２ １ Ｇ （ ，） 型 简介 ５ ． Ｍ １ １ 模 ． ］
设 Ｘ∞ 为非 负序 列 ， ’ （ ∞ （ ） Ｘ （ ） … ， ∞ （ ） 其 中 ， ‘ （ ）≥ ０ ｋ一１ ２ … ，． ’ Ｘ ： ｚ １ ， ２ ， Ｘ ） ， ｚ。 忌 ， ， ，
中心进 行 机械 应力 仿 真加 载 ， 后用 激 光测试 仪 测量 加工 中心 定位 精度 和重 复定 位精 度． 所测 量 的数据 然 对 进 行统 计 整理 后 ， 获得 加工 中心 的 Ｘ 轴 、 轴和 Ｚ 轴 的定 位 精 度 和 重复 定 位精 度 位 为 ： ｍｍ． ・
能退 化数 学模 型 ， 算 出伪 失效 寿命 ． 推 最后 利 用威 伯 斯 先验 法 ， 以最 小伪 失效 寿命 为模 型 特征
寿命 ， 对加 工 中心进 行 了可靠性 评估 ．
关 键 词 ： 工 中心 ； 能 退化 ； 色理 论 ； 伯斯 先验 法 ；可靠性评 估 加 性 灰 威
中图 法分 类号 ： ＴＨ１ ６ 文 献标 识码 ：Ａ
后所 测得 的数 据建 立 了基 于性 能退 化 的灰 色理 论模 型 ， 用 极 小子 样 本 的威 伯 斯 先验 法 对 加工 中心进 行 采
了可 靠性 评估 ．
１ 加工 中心 的机 械应 力仿 真 实验
为 了判 断产 品 的退 化失 效 情况 ， 常选几 项 主要 技术 性 能指标 作为 性能 退化 特性 参数 ， 通 当这几项技 术 性能 指标 中一项 或几 项超 出设 计任 务 书规定 的范 围 ， 则产 品出现退 化失 效 ［ ． ２ 由于数 控机床 性 能退化情 况 ］
复定位 精 度作 为性 能退 化特 征参 数 ． 机械 故 障的失 效模 式 主要 表现 为疲 劳 、 断裂 、 磨损 、 化 、 老 松动 等 ， 效可 以通 过施 加载 荷反 映 出来 ． 失 为 此 ， 文对 加工 中心 的性能 退化 可靠 性试 验 ， 本 采取 对 主轴 系 统 和进 给 系统 进行 仿 真 切 削力 加 载 试验 ． 可 在 靠 性退 化 试验 过程 中 ， 了模拟 加工 中心的实 际 切削 工作 状 况 ， 每次 测 量数 据 之 间 的 １ 为 在 ４小 时 内对 加 工
最终 反 映在数 控机 床输 出终 端 可执 行部 件 的位 移 、 度 和加 速 度 等异 常 变化 ， 控 机 床定 位 精 度 、 复定 速 数 重
位 精 度是 影 响数控 机床 加工 精 度 的主要 因素 ， 是评 价数 控机 床 的重要 检测 内容 ． 文采用 定位 精度 和重 也 本
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文章 编 号 ：０ ０５ １ （０ １ ０ —０ ３０ １ ０ —８ １ ２ １ ）６０ ４ —４
基 于性 能 退化 数 据 的加 工 中心 的可 靠 性 评估
杨 志 伟 ，任 工 昌 ，孟 勃 敏
（ 西 科 技 大 学机 电 工 程 学 院 ，陕西 西 安 ７０ ２ ） 陕 １ ０ １
摘 要 ： 产 品不 出现 失效 的情 况 下 ， 于性 能退化 可靠性评 估 的理 念对加 工 中心进 行 了机械 在 基 应 力仿真 加栽 试验 ． 用激光 测试 仪测 量加 工 中心 定位精 度和 重 复定位 精度 的性 能退 化数 据 ， 对 所测 量 的数据 进行 统计 整理 ， 以此作 为该 加 工 中心的性 能 退化特 征 量． 用灰 色理 论建 立 了性 利