數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究.pdf

1、數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代工業(yè)中重要的大型機(jī)械設(shè)備，滾珠絲杠副因具有很高的傳動(dòng)效率、定位精度和剛度等特點(diǎn)而成為數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中主要的基礎(chǔ)傳動(dòng)部件之一，在機(jī)床的力矩傳動(dòng)以及加工定位過程中起到不可替代的作用。然而，滾珠絲杠副也是進(jìn)給系統(tǒng)中容易發(fā)生故障的部件之一，如若發(fā)生故障，就會(huì)影響整個(gè)機(jī)床的加工精度，甚至造成停機(jī)。因此，研究開發(fā)高效可靠的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)，用于指導(dǎo)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床的高速、高精度運(yùn)行能力具有十分重要的意義。<

2、br>　　本文以數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副為研究對(duì)象，在綜合分析故障診斷技術(shù)、滾珠絲杠副故障診斷的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及無傳感器數(shù)控機(jī)床監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出了基于數(shù)控機(jī)床內(nèi)置傳感器獲取內(nèi)部伺服信息的滾珠絲杠副故障診斷方法，并與傳統(tǒng)的外置傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)床狀態(tài)信息的故障診斷方法進(jìn)行對(duì)比分析。針對(duì)滾珠絲杠副的正常、滾道磨損、滾珠破損和絲杠彎曲四種狀態(tài)類型設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案，基于LabVIEW和MATLAB軟件進(jìn)行混合編程，最終建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PN

3、N神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滾珠絲杠副智能診斷模型，對(duì)數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的狀態(tài)類型進(jìn)行識(shí)別研究。
　　在分析了數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的組成及內(nèi)置傳感器作用的基礎(chǔ)上，提出了數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中滾珠絲杠副狀態(tài)信息的無傳感器監(jiān)測(cè)的概念，研究了滾珠絲杠副狀態(tài)信息的獲取方法。
　　基于滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)組成，分析了其故障機(jī)理和振動(dòng)特征;確定了針對(duì)滾珠絲杠副的正常狀態(tài)、滾道磨損、滾珠破損和絲杠彎曲四種狀態(tài)類型的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷方法。
　　設(shè)計(jì)了數(shù)

4、控機(jī)床滾珠絲杠副的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)系統(tǒng)的總體架構(gòu)，搭建了狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)試驗(yàn)臺(tái);基于LabVIEW及西門子STARTER軟件平臺(tái)，針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)與無傳感器監(jiān)測(cè)兩種監(jiān)測(cè)方法建立了滾珠絲杠副狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。
　　進(jìn)行了數(shù)據(jù)的分析和處理，對(duì)基于兩種采集方法所采集到的滾珠絲杠副狀態(tài)信息進(jìn)行時(shí)域、頻域及時(shí)頻域分析，獲得初始特征量;通過核主元分析方法，對(duì)初始特征向量進(jìn)行降維、約簡(jiǎn)處理，最終分別確定了