机床振动测试与诊断

机床振动测试与诊断摘要现代工业发展过程中，普通机床和数控机床的使用是非常常见的，无论哪种机床在工作过程中都不可避免的会产生机械振动，那么对机床的振动测试和诊断也就逐渐形成一门独立的学科。机床在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，都会伴随微弱的振动。机械振动在大多数情况下是有害的，并且还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。然而，振动并不是完全有害的，我们可以利用机床发出的振动来检测开机状态下机床是否处于安全工作中，以及利用振动可以检测机床能够继续安全工作的时间，何时将可能发生故障等一系列的问题。因此对机床振动的测试和诊断是必不可少的。关键词：机床振动；测试；诊断；频率AbstractInthedevelopmentofmodernindustry,theuseofordinarymachinetoolandnumericalcontrolmachinetoolisverycommon,nomatterwhatkindofmachinetoolintheworkingprocessoftheinevitablewillproducemechanicalvibration,thevibrationtestanddiagnosisofmachinetoolwillgraduallyformanindependentdiscipline.Whenthemachineismoving,duetotheimbalanceoftherotatingparts,loadofinhomogeneous,anisotropicstiffness,loose,badlubrication,supportfactorssuchasclearance,willaccompanyafaintvibration.Mechanicalvibrationisharmfulinmostcases,andalsowiththesamefrequencynoise,deterioratingenvironmentandahealthhazard.Vibration,however,isnottotallybad,wecanusemachinetoolofvibrationtotestonthemachineinsafetywork,andthevibrationcanbeusedtodetectmachinecancontinuetosecureworktime,whentherewillbeafailureandaseriesofproblems.Sotestinganddiagnosisofvibrationofmachinetoolisindispensable.Keywords:Machinetoolvibration;Test;Diagnosis;Thefrequency3目录1概述..............................................................................................................................................41.1课题背景.............................................................................................................................41.2机床振动诊断的发展趋势.................................................................................................41.2.1数控机床的发展历程..............................................................................................41.2.2测试与诊断技术的应用..........................................................................................51.3机床振动测试诊断国内外发展现状.................................................................................51.4课题意义.............................................................................................................................62数控机床振动测试故障诊断系统整体框架................................................................................62.1方案选择.............................................................................................................................62.2方案比较.............................................................................................................................72.3方案确定.............................................................................................................................82.4上位机与下位机连接方案确定.........................................................................................82.5数控机床机械振动分析与检测方法.................................................................................92.5.1数控机床机械故障情况分析.................................................................................92.5.2故障诊断方法的确定.............................................................................................92.6系统功能分析与元器件选择...........................................................................................102.6.1信号预处理模块...................................................................................................102.6.2数据采集模块.......................................................................................................102.6.3数据处理模块.......................................................................................................102.6.4机间通讯模块.......................................................................................................112.6.5故障信号及其频谱图显示模块...........................................................................112.6.6频谱图保存和浏览模块.......................................................................................113振动测试系统硬件的设计..........................................................................................................113.1数控机床故障的分类.......................................................................................................113.2硬件系统的设计...............................................................................................................123.3机床测试数据分析...........................................................................................................124结论.............................................................................................................................................14参考文献.........................................................................................................................................1541概述1.1课题背景我国在工业部门中开展状态监测与故障诊断技术研究的工作起步于1986年，在此之前从国外引进的大型机组，一般都购置了监测系统。而在自行研制的国产设备上，若选用国外的监测系统，由于价格异常昂贵而难以接受。80年代中后期以来，我国有关研究院所、高等院校和企业开始自行或合作研究旋转机械状态监测技术，无论在理论研究、测试技术和仪器研制方面，都取得了许多可喜的成就，并开发出相应的旋转机械状态监测系统。如：哈尔滨工业大学等单位联合研制的“机组振动微机监测和故障诊断系统”，西安交通大学研制的“大型旋转机械计算机状态监测与故障诊断系统”，东北大学研制的“轧钢机工作状态监测系统”等。不过在智能诊断仪器、传感器、信号的采集与分析仪器等方面与发达国家相比还有一定的差距[1]。随着数控机床分进一步的发展，我国工业部门已经普遍的利用数字技术对机械零件进行加工，它是机械加工的必须工具，在我国的机械加工与机械设计中，起着重要的作用。它主要由机床体和计算机数控系统两大部分组成[1]机床本体是数控机床的主体，由基础件（如床身、底盘）和运动件（如工作台、床鞍、主轴箱等）组成，采