一种用于评估数控系统可靠性的试验方法技术方案

本发明专利技术为一种用于评估数控系统可靠性的试验方法，该方法在相同的实测物理环境下，开展对有限样本的数控系统（包括主轴电机和进给电机）无替换模式的定时截尾试验，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等，获取2万小时及以上同等运行环境条件下准确、可比的数控系统现场运行数据，并建立典型数控系统实测数据库。对采集到的数控系统实测数据库中的平均无故障运行时间（MTBF）、故障现象、诊断过程以及运行状态等大量数据信息进行处理分析和比较分析，进一步处理获得故障时间、故障特点、故障分布以及产品质量映射等情况，深入研究数控系统可靠性数据特点、故障特征、模式分类及影响分析等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体是建立相同的实测物理环境，对有限样本的受试数控系统开展无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等，根据所获得数据进行故障模式、影响及危害度分析(FMECA)、计算平均故障间隔时间(MTBF)、平均修复时间(MTTR)等数据。
技术介绍
数控系统和数控机床的可靠性水平，对于数控装备正常运行和数控生产厂商提高产品竞争力有着至关重要的作用。数控系统可靠性试验测试是在可靠性工程理论指导下，按国家相关标准和规范，结合数控机床应用特点，通过实际试验测试获取反映数控系统可靠性水平的平均故障间隔时间MTBF、故障信息以及运行状态等数据。为了充分测试和试验对比，除在加工现场对数控系统进行可靠性记录外，在实验室对有限样本进行室内无间断连续运行实验。数控系统可靠性实测数据，是现代数控机床设计开发、性能评价和生产应用的关键基础性数据。研究解决数控系统可靠性理论、测试评估方法和关键技术，准确、客观获得具有可比性的国产数控系统可靠性的第一手数据，分析国产数控系统及装备的可靠性现状和影响因素，对于实现数控系统和数控机床的可靠性增长，解决国产数控产品可靠性不高的共性问题，提升我国数控机床技术水平、研究开发能力和生产应用水平，提高装备制造业的竞争力，具有重要的意义。针对多达数十台不同厂家、不同型号的数控系统性能测试，考虑到数控系统高可靠、小样本、运行时间长等特点，建立相同的实测物理环境，对这些受试数控系统开展无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等，根据所获得数据进行故障模式、影响及危害度分析(FMECA)、计算平均故障间隔时间(MTBF)、平均修复时间(MTTR)等数据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于建立，针对数控系统高可靠、小样本、运行时间长等特点，保证对不同的数控系统建立统一的实验环境进行无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，用以对比和评价各数控系统性能。本专利技术为一种测试方法，该方法要求在相同的实测物理环境下，开展对有限样本的数控系统无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等，获取2万小时及以上同等运行环境条件下准确、可比的数控系统现场运行数据，并建立典型数控系统实测数据库。本专利技术采用的技术方案为，该方法步骤如下试验开始，对数控系统施加电应力，整个循环内保持通电。通电后对数控系统进行按键测试。在(T360S内，完成按键测试。360s后对数控系统进行空载测试。不加任何负载，从360s到365s，5s内主轴转速由零加速到正转的额定转速，在额定转速下运行300s，从665s到675s，IOs内主轴转速由额定转速减速到零，再由零加速到反转的额定转速，在额定转速下运行300s，从975s到980s，5s内主轴转速由额定转速减速到零。980s后对数控系统进行主轴加速测试。从980s到990s，IOs内主轴转速由零加速到正转极速的90%，在该速度下运行5s。995s后对数控系统进行主轴极速测试。从995s到1000s，5s内主轴转速由正转极速的90%加速到正转极速，在极速下运行5s，从1005s到1010s，5s内主轴转速由极速减速到极速的90%。IOlOs后对数控系统进行主轴减速测试。在90%极速下运行5s，从1015s到1025s，IOs内主轴转速由极速的90%减速到零。1025s后对数控系统进行主轴加速测试。从1025s到1035s，IOs内主轴转速由零加速到反转极速的90%，在该速度下运行5s。1040s后对数控系统进行主轴极速测试。从1040s到1045s，5s内主轴转速由反转极速的90%加速到反转极速，在极速下运行5s，从1050s到1055s，5s内主轴转速由极速减速到极速的90%。1055s后对数控系统进行主轴减速测试。在反转90%极速下运行5s，从1060s到1070s, IOs内主轴转速由反转极速的90%减速到零。1070s后对数控系统进行XY面内的直线插补运动测试。从1070s到1670s，600s内X、Y两轴，同时从原点开始，在额定转速下分别同时运动至各自行程的90%处，然后再原路返回。1670s后对数控系统进行XZ面内的直线插补运动测试。从1670s到2270s，600s内X、Z两轴，同时从原点开始，在额定转速下分别同时运动至各自行程的90%处，然后再原路返回。2270s后对数控系统进行YZ面内的直线插补运动测试。从2270s到2870s，600s内Y、Z两轴，同时从原点开始，在额定转速下分别同时运动至各自行程的90%处，然后再原路返回。2870s后对数控系统进行XY面内的圆弧插补运动测试。从2870s到3470s，600s内X、Y两轴在额定转速下，在XY平面内做顺时针及逆时针圆弧插补运动各一周。3470s后对数控系统进行ZX面内的圆弧插补运动测试。从3470s到4070s，600s内z、x两轴在额定转速下，在ZX平面内做顺时针及逆时针圆弧插补运动各一周。4070s后对数控系统进行YZ面内的圆弧插补运动测试。从4070s到4670s，600s内Y、Z两轴在额定转速下，在YZ平面内做顺时针及逆时针圆弧插补运动各一周。4670s后对数控系统进行负载测试。在额定负载情况下，从4670s到5270s，600s内X、Y两轴做直线插补运动；从5270s到5870s，600s内X、Z两轴做直线插补运动；从5870s到6470s，600s内Y、Z两轴做直线插补运动；从6470s到7070s，600s内X、Y两轴做圆弧插补运动;从7070s到7670s，600s内Z、X两轴做圆弧插补运动;从7670s到8270s，600s内Y、Z两轴做圆弧插补运动。试验不断循环直至运行30000台时，测试结束。本专利技术方法与其他使用现场测试数据和使用数据的方法相比有以下优点1、区别于过去对数控系统可靠性评估中存在的测试样本点少、测试时间短、测试环境各不相同等不足，本专利技术进行长时间连续无间断定时截尾实验；2、本专利技术所采用的在完全相同的测试环境中进行批量产品的长时间无替换定时截尾试验方法，可以保证测试数据的客观性和可比性。附图说明图1测试系统拓扑图；图2视频采集系统示意图；图3系统拓扑结构图；图4网络传输系统结构图；图5信号采集系统原理图；图6测试箱设备示意图；图7数据存储系统初步方案设计图；图8为运行测试循环流程。具体实施例方式本专利技术包括数据采集系统、数据访问与展示系统、数据存贮系统三个模块如附图1所示。1、数据采集系统数据采集系统包括视频采集模块和状态数据采集模块。I)视频采集模块视频采集模块主要由三部分组成，分别是前端网络摄像机(IPC)、网络传输系统、视频管理控制系统。系统结构示意图和系统拓扑结构图分别如附图2、附图3所示；针对不同厂家每个系列的数控系统，都配有前段网络摄像机，另配有多个全景监控摄像机，选用支持红外摄像的半球机，以保证24小时不间断监控。网络传输系统结构图如附图4所示，采用双核心交换机(支持POE功能)来接入所有的IPC和服务器以及存储系统，确保了视频传输的安全可靠性。视频管理控制系统采用Linux操作系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估数控系统可靠性的试验方法，其特征在于：该方法步骤如下：试验开始，对数控系统施加电应力，整个循环内保持通电；通电后对数控系统进行按键测试，在0~360s内，完成按键测试；360s后对数控系统进行空载测试，不加任何负载，从360s到365s，5s内主轴转速由零加速到正转的额定转速，在额定转速下运行300s，从665s到675s，10s内主轴转速由额定转速减速到零，再由零加速到反转的额定转速，在额定转速下运行300s，从975s到980s，5s内主轴转速由额定转速减速到零；980s后对数控系统进行主轴加速测试，从980s到990s，10s内主轴转速由零加速到正转极速的90%，在该速度下运行5s；995s后对数控系统进行主轴极速测试，从995s到1000s，5s内主轴转速由正转极速的90%加速到正转极速，在极速下运行5s，从1005s到1010s，5s内主轴转速由极速减速到极速的90%；1010s后对数控系统进行主轴减速测试，在90%极速下运行5s，从1015s到1025s，10s内主轴转速由极速的90%减速到零；1025s后对数控系统进行主轴加速测试，从1025s到1035s，10s内主轴转速由零加速到反转极速的90%，在该速度下运行5s；1040s后对数控系统进行主轴极速测试，从1040s到1045s，5s内主轴转速由反转极速的90%加速到反转极速，在极速下运行5s，从1050s到1055s，5s内主轴转速由极速减速到极速的90%；1055s后对数控系统进行主轴减速测试，在反转90%极速下运行5s，从1060s到1070s，10s内主轴转速由反转极速的90%减速到零；1070s后对数控系统进行XY面内的直线插补运动测试，从1070s到1670s，600s内X、Y两轴，同时从原点开始，在额定转速下分别同时运动至各自行程的90%处，然后再原路返回；1670s后对数控系统进行XZ面内的直线插补运动测试，从1670s到2270s，600s内X、Z两轴，同时从原点开始，在额定转速下分别同时运动至各自行程的90%处，然后再原路返回；2270s后对数控系统进行YZ面内的直线插补运动测试，从2270s到2870s，600s内Y、 Z两轴，同时从原点开始，在额定转速下分别同时运动至各自行程的90%处，然后再原路返回；2870s后对数控系统进行XY面内的圆弧插补运动测试，从2870s到3470s，600s内X、Y两轴在额定转速下，在XY平面内做顺时针及逆时针圆弧插补运动各一周；3470s后对数控系统进行ZX面内的圆弧插补运动测试，从3470s到4070s，600s内Z、X两轴在额定转速下，在ZX平面内做顺时针及逆时针圆弧插补运动各一周；4070s后对数控系统进行YZ面内的圆弧插补运动测试，从4070s到4670s，600s内Y、Z两轴在额定转速下，在YZ平面内做顺时针及逆时针圆弧插补运动各一周；4670s后对数控系统进行负载测试，在额定负载情况下，从4670s到5270s，600s内X、Y两轴做直线插补运动；从5270s到5870s，600s内X、Z两轴做直线插补运动；从5870s到6470s，600s内Y、Z两轴做直线插补运动；从6470s到7070s，600s内X、Y两轴做圆弧插补运动；从7070s到7670s，600s内Z、X两轴做圆弧插补运动；从7670s到8270s，600s内Y、Z两轴做圆弧插补运动；试验不断循环直至运行30000台时，测试结束。...

【技术特征摘要】
1.一种用于评估数控系统可靠性的试验方法，其特征在于该方法步骤如下 试验开始,对数控系统施加电应力，整个循环内保持通电； 通电后对数控系统进行按键测试，在0~360s内，完成按键测试； 360s后对数控系统进行空载测试，不加任何负载，从360s到365s，5s内主轴转速由零加速到正转的额定转速，在额定转速下运行300s，从665s到675s，1Os内主轴转速由额定转速减速到零，再由零加速到反转的额定转速，在额定转速下运行300s，从975s到980s，5s内主轴转速由额定转速减速到零； 980s后对数控系统进行主轴加速测试，从980s到990s，10s内主轴转速由零加速到正转极速的90%，在该速度下运行5s ； 995s后对数控系统进行主轴极速测试，从995s到1000s，5s内主轴转速由正转极速的90%加速到正转极速，在极速下运行5s，从1005s到1010s，5s内主轴转速由极速减速到极速的90% ； 1010s后对数控系统进行主轴减速测试，在90%极速下运行5s，从1015s到1025s，10s内主轴转速由极速的90%减速到零； 1025s后对数控系统进行主轴加速测试，从1025s到1035s，10s内主轴转速由零加速到反转极速的90%，在该速度下运行5s ； 1040s后对数控系统进行主轴极速测试，从1040s到1045s，5s内主轴转速由反转极速的90%加速到反转极速，在极速下运行5s，从1050s到1055s，5s内主轴转速由极速减速到极速的90% ； 1055s后对数控系统进行主轴减速测试，在反转90%极速下运行5s，从1060s到1070s，10s内主轴转速由反转极速的90%减速到零； 1070s后对数控系统进行XY面内的直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翀，刘强，姚金勇，夏继强，高连生，郇极，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：