第2篇设备诊断技术 第17章 金属切削机床的诊断.pdf

17-2表T1一般金属切刑机床故摩的监控度“放獐”)，这一环节的误差必然反快到综合了各和诊断项目种信息的倍号中去，只要根据综合了各种信息的综机床工作和功能运动平稳控翻正常合误差信号与各环节误差的相关性，并将其分离出控制都件及装误差来自那一个环节，就可以诊断精度丧失的部死象梁动（广义叛动、热、噪置的软益位。从综合误差信号中分离出各种环节的误差的过0工作相对运动、直线运动、旋转程，就是误差分离技术。特变运动、相对位置谟差分离技术(EST)和误差相关技术(ECT)切削状态O磨损、损伤、断聚刀具是不可分离的精度诊断的支柱。箱度诊断的过程就O钝化、未入位是立足于深差相关性而进行有效的说差分离的过和诊药春切制切削力，切削力矩、切削功率程。图1711和图17-1-2分别显示了这一关系和切醒振动、切割盗度、切制范程。形状士件质量口翎度尺、形状、位置精度(一)环节与系统O表面表面粗梳度、麦面温度、表金属切削机床上任一个传动单元或支承单元，质量面纹理在机床运转中都可以看作是一个基本的耳有输入、内切削处遜断屑、排、屑液分离输出和单元特性这三者关系的小系统。附属路工上、下输送到位、定位夹紧正常、装每正常这些小系统又组成了大系统。例如，轴上的振卷动昼x()经过轴承传递后转化为y(t)这样的注，标有“口”奢为强相关项且。输出，则通过拾最器拾得的掇动信母中既有￥(1)的能响，文有轴承本穿小系统特性C记作大(t)角加速度和力)、噪声和热传导、热变形等现象。的影响（图17-1-3a)。输入角运动x()经过通过拾取与这些现象有关的信号就可以得到与各工一对齿轮副传动后得到轴上的角运动输出y()作部、容件误差和运动误差相关的综合信息。如果(图17-1-3b)的情况亦相，不过此时的h(t)精度方面异常，不管是哪一环节误差过大（有了精应该是传动齿轮副（含传蓟轴）各瞬时传动比变化的反映。显然，掌握了x(t)和谈差诉机理现象信号y()无异等于第握了(t)。当输入(t)正常时，y(t)齿轮副1齿轮，轴力效应的异常必表征了h(:)的某种异广义振动信号齿轮副2齿轮，轴常。关几何效应支承体轴，轴承噪声信号由于机床的传动关系十分复性杂，一个环节的输出义同时是下运动都件滑座导统热效应热（祖度）信号一环节的输入（图17-1-4）作应CT其他信号为现象的观察或信号的拾取，往EST往是从某一中间环节或末端环节拾得的。如果(t),(t)发擦磨良误差分离技术,(t)各反映了传动或支承环节的误差传递特性，则在x:(:)图17-1-1精度诊断与棋差相关、分离的关系这一用以作为精密诊断的信号中，必然慨反映(：)文反映对行号的知工和珍新逻蚶诊对各h(1)、h(t);()或各量)、*(t)x-1(t)。特征值的提取模态崭识策“精度诊断的任务，多半是图17-1-2精度论断的戒程根据x:(t)或y(t),诊断出A17-6两者不相关和不相干。这时，要么是故障源轻微而成分。对综合效果影响不大，要么是赖以作为诊断依据的总之，经过各种包含多重相关后得到的信息，粒测数据并不可载。实际上耳相关过程中已禽误差信息的分离之意。所(7）倒叛谱C(T)把前述的Sy,()=得到的结果要精细、明朗一些。如果有故障（有误S()川H(0)川2中的变量更换为j,两边取差)，必经由合适的各种相关反映者有关的广义均对数后再作FT-】(傅里叶反变换)，就有值，时差域()，颜域(“或f)或倒频域(t)F-Clog Syx(f)3=F-IClogS()上面得以显示，即因相关而可以诊断。*F-c21ogH(f)门(17-1-19)(三)澳差分离技术并分别记作误差的相关，提示了力效应，几何效应，导热C,(t)=C.(T)+C6(t)(17-1-20效应中拾得的信号中存在的故障源和误差源相关的并分别称为信号y(),x()和频率传递函数内容，据而可以寻找故障，光知道两者或多相关是H(了)的倒颗谐，T为倒叛率，其单位一般以毫不够的，就如要根治癌症，首先隔要分离出痛细胞秒计Hz)的倒数。来一样，从复合信号中能否分离出各种误差，也是不难理解，倒频谱C,(、C.(t)和Ca(t）精度诊断中十分重要的事情。这是误差分离技术也是立足于x(t),少(：)之相关运算的图17-(EST)利误差相关技术(ECT)同步发展的一个1一8)。倒频谱是功率谱作了对数加权后的结果，这重要原因。两者实际上是互有联系的。是它与作为功率谱倒对的自相关函数最大的不同之1,分高随机误差处。作对数加权的目的在于，实际所得到的赖以诊断的误差信号，不仪内涵着机床各传动和工作部件的（一般是系统的）说(tx(t)差，而且受许多外界干扰的污染。这些干扰一殷是自祖关自粗关随机的。分离随机误差，提纯信号使之只反映机床或工件系统误差的办法之一是平滑信号。这望介绍一及相关R5(t)R:r(t)的是同步时间法，属于总体平滑法。如图17-1-9再FT相关再FT相关所示，把记录下米的综合识差号按问步周期T哉断V个，使每段始终端处于同一位置上，按所得的二度相关Syv(f)Srf)JHf)川2N段平均平滑，即：对数加权，再FT(17-1-21)三道相关Cy(r)C:()+2C(T同步周期T,可以是以分度蜗轮一转为同步周期，国17一1-8报据相关运算求间，谱也可以以刀具转一周为同步周期，也可以是传动光杠一转为一个同步周期，桃需处理信号的婴求而不1)使再变换（再FT相关）以后的信号能量同。因此，精度诊断中十分重视同步信号。一般说格外集中，从而使谱线定位准确、值更加突出。来，同步截断的数据样本数V越多，平滑的结果2)可以解开卷积积分y(t)=(:)*()亦即分离随机误差的结果越满意。由图17-19可(时域)，变乘法Y(f)X(手)H(f)为加法，见，N=64和N=256,分腐所得结果，差异已经C,(T)=Cx(T)+2Ct),这就使倒频谱更易不大。于识别故障源信号或传动系统的特性（前者一般在2。分高低频發效据高倒颗区，后者一殷在低倒频区)。1)相当多数的随机嗓声解值，高低颜段基本3)对于齿轮或其他传动件各故障误差源问形平直相问。面作为系统误差（确定性）榕号，共幅成的复杂颊域调制信号兼有调幅和调频（即调相）值随频率的增高而降低，这就使得信梦在低频段信的边领带调制信号，倒颜请能更好逃分辨出边领带嗓比高，高颜殿信嗓比低。频高到一定程度后，A