[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床主軸的故障診斷與預(yù)測的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510533166.4
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105081879B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜春平
• 申請（專利權(quán)）人: 成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;G05B19/406
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控機床領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控機床主軸的故障診斷與預(yù)測的方法，可廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床主軸故障診斷與預(yù)測。

背景技術(shù)

數(shù)控機床機械方面的故障，以主軸部分故障最為常見，且最難判斷。數(shù)控系統(tǒng)雖然有自身的診斷系統(tǒng)，但主要局限于電氣故障，機械故障方面就稍顯不足。在日常維修中，當(dāng)遇到數(shù)控機床主軸方面有問題，傳統(tǒng)方法只能憑經(jīng)驗進行逐一排除，往往得檢查每一個傳動環(huán)節(jié)，要對數(shù)控機床主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)大量拆卸來檢測和分析。通常一副軸承拆下來之后是不能重新裝回去再用的，得重新買一副新的軸承用特定的工藝安裝上去，這從時間和備件上來說，都是一種極大的浪費，但又沒有其它的檢測手段和工具，所以這種浪費又不可避免。而且，這樣做勞動強度大，維修周期長，嚴重影響數(shù)控機床主軸維修進度，增加了維修成本。

數(shù)控機床主軸作為重要部件，其特點是高速負載轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)精度要求很高。從機械振動角度分析，主軸是整個機床的主要振動源。此外，主軸箱、齒輪箱、彈性連接件等部件也是機床的部分振動源，并對整個機床的運動有調(diào)節(jié)作用。所以，對數(shù)控機床主軸的工作狀態(tài)，尤其是對主軸動態(tài)的徑向跳動及振動進行監(jiān)測和分析，判斷主軸在工作轉(zhuǎn)速下其動態(tài)跳動是否超差顯得尤為重要；當(dāng)主軸系統(tǒng)發(fā)生故障時，需判斷故障來自主軸及其軸承還是來自主軸齒輪箱，從而有效地進行數(shù)控機床主軸故障診斷與預(yù)測、準(zhǔn)確找到故障點及原因、縮短機床停機時間、節(jié)約維修成本。目前國內(nèi)的機床廠家、大專院校及相關(guān)科研機構(gòu)等對數(shù)控機床主軸故障診斷進行了相關(guān)的研究，取得了一定的成果，如基于噪聲小波包絡(luò)譜的數(shù)控機床主軸故障診斷方法、基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的數(shù)控機床主軸系統(tǒng)故障診斷方法等。

公開號為CN102825504A，公開日為2012年12月19日的中國專利文獻公開了一種數(shù)控機床主軸狀態(tài)檢測方法，包括上位機和傳感器系統(tǒng)；所述傳感器系統(tǒng)的輸出端連接所述上位機的輸入端；其特征在于包括以下步驟：步驟一、所述上位機采集所述傳感器系統(tǒng)發(fā)出的信號；步驟二、分析根據(jù)步驟一采集到的信號，確定故障特征參數(shù)；步驟三、將步驟二得到的故障特征參數(shù)通過專家系統(tǒng)進行處理，得出第一故障診斷結(jié)果；將步驟二得到的故障特征參數(shù)通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行處理，得出第二故障診斷結(jié)果；將步驟二得到的故障特征參數(shù)通過支持向量機進行處理，得出第三故障診斷結(jié)果；步驟四、將所述第一故障診斷結(jié)果、第二故障診斷結(jié)果和第三故障診斷結(jié)果通過遺傳算法進行融合。

該專利文獻公開的數(shù)控機床主軸狀態(tài)檢測方法，需將得到的故障特征參數(shù)分別通過專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和支持向量機進行處理，得出三個故障診斷結(jié)果，再將三個故障診斷結(jié)果通過遺傳算法進行融合，檢測相當(dāng)復(fù)雜，診斷結(jié)果容易出現(xiàn)誤差，故障診斷準(zhǔn)確性較低，且無法實現(xiàn)機床主軸故障的預(yù)測，增大了機床主軸的維護成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出一種數(shù)控機床主軸的故障診斷與預(yù)測的方法。本發(fā)明可以提升數(shù)控機床主軸故障診斷的準(zhǔn)確性及診斷效率，能對數(shù)控機床主軸狀態(tài)趨勢進行相關(guān)預(yù)測，有效降低數(shù)控機床主軸的維護成本。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種數(shù)控機床主軸的故障診斷與預(yù)測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、建立數(shù)據(jù)庫：把被測對象信息、測點信息、巡檢路線信息、采樣參數(shù)信息和報警號信息輸入信號處理中心，在信號處理中心建立數(shù)據(jù)庫；

B、信號采集與分析：采用高精度激光位移傳感器進行數(shù)控機床主軸上外表面點的跳動位移監(jiān)測，采用紅外溫度傳感器進行數(shù)控機床主軸上外表面點的實時溫度采集，采用第一加速度傳感器和第二加速度傳感器進行數(shù)控機床主軸上外表面點的振動監(jiān)測，將監(jiān)測信號通過數(shù)據(jù)處理中心存儲到步驟A中的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過混合推理模型對測量數(shù)據(jù)進行時域分析和頻域分析，得到主軸的特征參數(shù)點集合；

C、故障診斷：通過數(shù)控機床主軸的結(jié)構(gòu)形式、幾何參數(shù)和設(shè)計參數(shù)建立數(shù)控機床主軸的物理模型，再結(jié)合物理模型參數(shù)與步驟B中主軸的特征參數(shù)點集合進行分析，進行主軸故障診斷；

D、故障預(yù)測：將步驟C中的主軸故障診斷結(jié)果寫入步驟A中的數(shù)據(jù)庫，并將結(jié)果樣本進行分類，形成正負樣本；根據(jù)步驟C中數(shù)控機床主軸的物理模型，建立各機床主軸的健康檔案并保存到步驟A中的數(shù)據(jù)庫內(nèi),混合推理模型根據(jù)正負樣本和健康檔案對主軸運行趨勢進行判斷，實現(xiàn)故障預(yù)測。

所述步驟B中，主軸的特征參數(shù)點集合包括時域參數(shù)和頻域參數(shù)。

所述混合推理模型包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和支持向量機。