Indexing accuracy reliability sensitivity analysis of power tool tur ret

• Autorzy: Changyou L. , Wei W. , Yimin Z. , Song G. , Zhenyuan L. , Changshuai Q.

Warianty tytułu

PL

Analiza wrażliwości wskaźnika niezawodności w zakresie dokładności indeksowania głowicy narzędziowej z napędzanymi narzędziami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Power tool turret (PTT) is one of the most key parts of CNC (Computer Numerical Control) turning center and CNC turning and milling machining center. Therefore, it is very important for improving these two types of machine tools’ reliability to explore the indexing accuracy reliability of PTT and its sensitivity. To analyze the indexing accuracy reliability sensitivity of PTT, the angular displacement error of the rotating gear disc is discussed based on the measurement uncertainty theory. The tooth thickness wear process of the fixed gear disc, the rotating gear disc and the lock gear disc are modeled using Gamma process of which the parameters are estimated. The indexing error of PTT is formulated by employing the BP neural network and validated by the experiment data. Then, the indexing accuracy reliability equation of PTT is derived and its sensitivity to the mean and the standard deviation of random variables or wear stochastic processes is analyzed. The results show that the presented indexing accuracy reliability and its sensitivity of PTT are effective.

PL

Głowica narzędziowa z napędzanymi narzędziami (ang. power tool turret, PTT) stanowi jedną z kluczowych części sterowanych komputerowo tokarskich i tokarsko-frezarskich centrów obróbczych CNC. Dlatego też dla poprawy niezawodności tych dwóch rodzajów obrabiarek istotne jest badanie niezawodności w zakresie dokładności indeksowania głowicy PTT oraz wrażliwości wskaźnika niezawodności. Dla celów analizy wrażliwości wskaźnika niezawodności w zakresie dokładności indeksowania głowicy PTT, omówiono błąd przesunięcia kątowego obrotowej tarczy narzędziowej w oparciu o teorię niepewności pomiaru. Proces zużycia ściernego zębów tarcz narzędziowych: stałej, obrotowej oraz uchwytowej, zamodelowano przy użyciu procesu Gamma o szacunkowych parametrach. Błąd indeksowania PTT obliczono przy zastosowaniu sieci neuronowej BP i zweryfikowano na podstawie danych doświadczalnych. Następnie wyprowadzono równanie niezawodności w zakresie dokładności indeksowania PTT oraz przeprowadzono analizę wrażliwości wskaźnika niezawodności na średnią i odchylenie standardowe zmiennych losowych lub procesów stochastycznych zużycia. Wyniki pokazały skuteczność omawianej analizy niezawodności w zakresie dokładności indeksowania PTT oraz wrażliwości wskaźnika niezawodności.

Słowa kluczowe

EN

power tool turret; indexing accuracy; reliability analysis; wear; finite element

PL

głowica narzędziowa z napędzanymi narzędziami; dokładność indeksowania; analiza niezawodności; zużycie; elementy skończone

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 1
• Strony: 27--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Changyou L.

• Box NO.319, NO. 3-11, Wenhua Road, Heping District Shenyang, P. R. China. Postal Code: 110004

autor

Wei W.

• Box NO.319, NO. 3-11, Wenhua Road, Heping District Shenyang, P. R. China. Postal Code: 110004

autor

Yimin Z.

• Box NO.319, NO. 3-11, Wenhua Road, Heping District Shenyang, P. R. China. Postal Code: 110004

autor

Song G.

• No.9, Hunnan East Road, Hunnan New District Shenyang City, Liaoning, P.R.China. Postal Code: 110168

autor

Zhenyuan L.

• Box NO.319, NO. 3-11, Wenhua Road, Heping District Shenyang, P. R. China. Postal Code: 110004

autor

Changshuai Q.

• Box NO.319, NO. 3-11, Wenhua Road, Heping District Shenyang, P. R. China. Postal Code: 110004

Bibliografia

• 1. Dai Y and Jia YZ. Reliability of a VMC and its improvement. Reliability Engineering and System Safety 2001; 72(1): 99-102.
• 2. Dai Y, Zhou YF and Jia YZ. Distribution of time between failures of machining center based on type I censored data. Reliability Engineering and System Safety 2003; 79(3): 377-379.
• 3. Hu ZQ, Xie YF and Liu JC. The research of super-heavy CNC machine accuracy reliability based on multi-body kinematics. Advanced Materials Research 2011; 211-212: 115-121.
• 4. Jia YZ and Jia ZX. Fatigue load and reliability design of machine-tool component. International Journal of Fatigue 1993; 15(1): 47-52.
• 5. Jia YZ, Wang ML and Jia ZX. Probability distribution of machining center failures. Reliability Engineering and System Safety 1995; 50(1): 12l-125.
• 6. Jia ZX, Zhang HB and Xi AM. Simulating and extending wire electrical discharge machining reliability data by radial basis function neural network. Chinese Journal of Mechanical Engineering 2010; 46(2): 145-149.
• 7. Jiao J. Analysis on the development status of CNC machine. Development & Innovation of Machinery & Electrical Products 2011; 24(3): 16-18.
• 8. Li CY and Zhang YM. Time-variant reliability assessment and its sensitivity analysis of cutting tool under invariant machining conditio based on Gamma process. Mathematical Problems in Engineering 2012; article ID:676923.
• 9. Li ZY. Gradual reliability of precision and sensitivity research of power servo tool post, Master Dissertation, Shenyang, Northeastern University 2013.
• 10. Lin B and Shan GD. Development status and trend of CNC machine tools market in China. Oriental Enterprise Culture 2010; (9): 121.
• 11. Merrick JRW and Soyer R. A Bayesian semiparametric analysis of the reliability and maintenance of machine tools. Technometrics 2003; 45(1): 58-69.
• 12. Sun KZ, Zhou JY and Xie LY. Reliability optimum design of CNC ball screw and nut. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering 2010; 29(11): 1530-1533.
• 13. van Noortwijk JM, Cooke RM and Kok M. A Bayesian failure model based on isotropic deterioration. European Journal of Operational Research 1995; 82(2): 270–282.
• 14. van Noortwijk JM, Kok M, Cooke RM. Optimal maintenance decisions for the sea-bed protection of the Eastern-Scheldt barrier, In: R. Cooke, M. Mendel, H. Vrijling (Eds.), Engineering probabilistic design and maintenance for flood protection, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1997; 25–56.
• 15. van Noortwijk JM. A survey of the application of gamma processes in maintenance. Reliability Engineering and System Safety 2009; 94(1): 2–21.
• 16. Wang JL, Yang ZJ, Chen F, Li GF and Chen CH. Minimum Effort Reliability Allocation Method Considering Fuzzy Cost of Punching Machine Tools. Journal of Applied Sciences 2013; 13(20): 4107-4113.
• 17. Wang YQ, Jia YZ and Jiang WW. Early failure analysis of machining centers: a case study. Reliability Engineering and System Safety 2001; 72(1): 91-97.
• 18. Wang YQ, Yam RCM, Zuo MJ and Tse P. A comprehensive reliability allocation method for design of CNC lathes. Reliability Engineering and System Safety 2001; 72(3): 247-252.
• 19. Wang ZM and Yang JG. Reliability assessment of numerical control machine tools using Weibull mixture models. Advanced Materials Research 2011; 181-182: 161-165.
• 20. Wang ZM and Yu X. Log-linear process modeling for repairable systems with time trends and its applications in reliability assessment of numerically controlled machine tools. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part O-Journal of Risk and Reliability 2013; 227(O1): 55-65.
• 21. Wang ZM, Yang JG, Wang G and Zhang GB, Application of three-parameter Weibull mixture model for reliability assessment of NC machine tools: a case study. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C-Journal of Mechanical Engineering Science 2011; 225(C11): 2718-2726.
• 22. Wu J, Deng C, Shao XY and Xie SQ. A reliability assessment method based on support vector machines for CNC equipment. Science In China Series E-Technological Sciences 2009; 52(7): 1849-1857.
• 23. Zhang GB, Ge HY, Wang GQ and Liu J. Reliability-driven modeling approach of assembly process. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery 2011; 42(10): 192-196.
• 24. Zhang GB, Xu Z, He WH and Tu L, Research on reliability enhancement testing method of NC rotary table. Chinese Mechanical Engineering 2011; 22(8): 948-951.
• 25. Zhang YM, He XD, Liu QL, Wen BC and Zheng JX. Reliability sensitivity of automobile components with arbitrary distribution parameters. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D—Journal of Automobile Engineering 2005; 219(D2): 165–182.