如图2.5所示，圆盘式刀库可靠性试验台主要由以下七个部分组成：1.控 制柜，用于实现对自动换刀系统的控制作用，囊括电气系统、下位机PLC以及 上位机VB控制程序等；2.地平铁，作为平面基准以及横向导向作用，保证试 验台能够准确的实现自动换刀，同时地平铁材料选择HT200,具有很好的减震作 用；3,下支撑架，连接上支架以及地平铁作用，且能够自由调节试验台位置以 及微调自动换刀系统位置；4.上支架，连接下支架以及刀库主体，且能够微调 上下以及左右相对位置；5.自动换刀系统，试验台主体部分；6.虚拟主轴，用 虚拟主轴代替真实主轴完成换刀动作简单实用；7.虚拟主轴位置调节垫板，在 横向上自由调节虚拟主轴位置以及纵向上微调虚拟主轴位置。
启动与关闭控制电路的功能：控制整个电路的正常启动与关闭，同时具备在 突发状况下能够迅速有效的切掉电源的功能。整个电路的启动与关闭控制电路如 图2.10所示。
选择PLC型号要根据具体需要的输入输出端口数目以及PLC的存储容量大 小来选定，同时也要考虑到通讯协议模式，为后面编程做准备。经过统计，如下 表2.2 PLC输入接线端口、2.3 PLC输出接线端口所示，可以看出，PLC输入接 线端口至少需要11个，输出接线端口至少需要6个。总共至少需要17个I/O输 入输出接点。
本章设计并搭建了盘式刀库可靠性试验台。首先设计了试验台的基本结构， 试验台主要包括下支架、上支架以及虚拟主轴等部件，并在这些部件上设计了微 调结构以及预留了传感器安装位置，便于后期对试验台的调试；其次设计了电气 系统，主要包括启动与开闭控制电路、三相电机控制电路以、单相强电控制电路 以及单相弱电控制电路，保证对执行机构动作的控制；最后完成对控制程序的设 计，主要包括上位机VB程序控制以及下位机PLC程序控制，保证对自动换刀 系统的控制以及数据的记录功能。
搭建完圆盘式刀库可靠性试验台后，首先让试验台空刀运转至少一个月，每 天至少运转五个小时以上，这样做的目的是为了消除早期故障。试验台在运行之 初，由于刀库本身以及各个支架和虚拟主轴制造的缺陷，导致刀库可靠性试验台 的故障率比较高，故在做可靠性试验之前应该消除这些缺陷。早期故障排除之后， 应该按照规定的可靠性试验方法，进行换刀试验，在不改变失效机理的前提下， 加速暴露换刀系统的薄弱环节，同时在试验过程中要对不同的故障信息进行及时 有效的记录和处理。
实验室故障数据是从圆盘式刀库自动换刀系统试验台搭建完成后，满刀运转 一个月以后开始记录的。选取了从2011年~2013年间的故障数据。通过附录1 表A-2对实验室自动换刀系统故障进行记录，并判断故障类型，将试验台试验过 程中出现的关联故障通过附录1表A-6进行统计。统计结果见表4.2。
1. 图形显示模块，包括原始数据图形、数据最小二乘法图形以及模型曲线 图形。其中原始数据图形由故障间隔时间频率图以及累计频率图组成，要完成的 功能是初步筛选样本的分布模型；数据最小二乘法图形由最小二乘法散点图以及 最小二乘法拟合图组成，要完成的功能是从拟合图中初步判断所选模型是否合适; 寿命曲线图形由采集数据的概率密度分布曲线以及概率分布函数曲线组成，要完 成的功能是确定采集数据的寿命曲线。
本论文通过搭建圆盘式刀库自动换刀系统试验台进行可靠性试验，通过可靠 性试验方法对试验进行规范，对实验室可靠性试验以及现场可靠性试验采集的故 障数据及换刀频率数据进行了可靠性分析，对不同类别数据的处理方法以及评估 方式开展了研宄，同时编制基于VB与Matlab的两参数威布尔分布模型与三参 数威布尔分布模型的混合软件来处理相关数据。
三相电机控制电路主要是实现刀盘的选刀以及机械手的换刀。由于刀盘是根 据就近原则选刀，故刀盘电机要具备正转与反转功能。同时由于机械手在换刀过 程中容易出现卡刀以及刀盘电机选刀过程中出现刀盘电机卡死等故障，长时间的 卡刀会导致电机过载而损坏电机，故应在机械手电机回路以及刀盘电机回路中加 入过载保护装置。如图2.12三项电机控制电路图中，FRl、FR2和FR3为过载 保护热继电器，热继电器由于其工作原理的原因只有过载保护功能，而没有短路 保护功能。M2为刀盘电机，通过对输入刀盘电机三相电的改变来实现刀盘的正 转与反转，同时要考虑到交流接触器KM3与KM4之间的互锁作用，即当KM3 闭合时，KM4要处于断开状态，反之亦然。
本章主要是从四个方面对圆盘式刀库自动换刀系统可靠性试验方法进行了 研宄。首先从试验环境、试验的前期准备以及试验要求等方面设计了可靠性试验; 其次给出了自动换刀系统的故障定义以及分类方法、判据原则和计数原则，以此 对试验过程中出现的故障数据进行及时有效的归类总结；再次划分了自动换刀系 统故障的危害等级；最后研宄了实验室试验数据和现场试验数据的采集以及处理 方法，同时研宄了非典型数据的处理方法，如加工中心换刀频率数据。利用上述 试验方法以及数据采集方法规范以后的可靠性试验，保证试验的顺利进行以及采 集数据的真实可靠性。