数控机床滚珠丝杠副信号采集和故障诊断研究

发布时间：2020-05-25 18:27

【摘要】：滚珠丝杠副是数控机床传动机构的关键部件,滚珠丝杠副的运行状态直接影响机床加工的精度和表面质量。本文主要以数控机床滚珠丝杠副部件为研究对象,分析该部件的故障形式,从而构建信号采集系统,研究信号处理方法,最后实现滚珠丝杠副的故障诊断。论文主要内容如下:(1)基于Hertz接触理论分析了滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的受力情况,研究了滚珠丝杠副在不同工况下滚珠与滚道的磨损形式,分析了滚珠丝杠副常见的故障形式及影响。(2)分析了两种滚珠丝杠副信号采集方法。利用OPC技术,采集SIEMENS 840D系统内滚珠丝杠副的运动速度信号及位置信号;构建了基于传感器的滚珠丝杠副振动信号采集系统,通过开发基于LabVIEW的采集软件实现了振动信号的采集。(3)对滚珠丝杠副信号处理方法进行了研究。利用集合经验模态分解方法对振动信号进行处理,得到信号的内禀模态函数分量特征值,结合对振动信号及速度信号的时频域特征值分析,获得信号大量特征值信息。利用核主元分析法对特征值信息进行降维处理,得到少量的主元量。分析BP神经网络算法,将主元量作为输入,滚珠丝杠副状态量作为输出,通过训练建立了滚珠丝杠副故障诊断模型,并结合实验进行了验证。(4)设计并开发了基于网络的滚珠丝杠副故障诊断系统,实现了样本数据处理及存储和滚珠丝杠副故障诊断功能。系统开发时采用阿帕奇软件作为网络服务器、MySQL软件作为数据库服务器,利用PHP语言搭建了系统后台程序,结合前端技术栈实现了用户与后台程序交互的界面。
【图文】：

图 1.1 五轴联动龙门铣床研究内容如下：杠副滚珠与滚道载荷分析以及滚珠丝杠副故障分析给运动保证了刀具与工件相对位置关系，控制了机床加工的路径。伺服进给系统还是闭环伺服进给系统，，工件的加工精度都要受到滚度的影响[37]。是将旋转运动转变成直线运动的装置，滚珠丝杠副在加工过程中主丝杠副的主要受力单元。在滚珠丝杠副中，滚珠与丝杠、螺母滚道的受力会影响滚珠丝杠副的承载能力、运动特性，从而影响加工精度与滚道的载荷及接触变形理论，并对实验中滚珠丝杠副滚珠与滚道工作过程中性能逐渐衰退，传动精度逐渐降低，最终导致滚珠丝杠准确评估滚珠丝杠副的性能状态，本课题在计算滚珠丝杠副滚珠与上，分析了滚珠丝杠副主要的故障形式。杠副信息采集系统设计

第二章滚珠丝杠副载荷分布及故障分析滚珠丝杠副的工作原理是在丝杠副与螺母副中放置一定数量的滚珠，滚珠作为传动的将丝杠副的转动转换为螺母副的直线运动。在滚珠丝杠副的研究中，往往将滚珠看做均匀在载荷较低的情况下，这种假设造成的误差较小，但是当载荷较大时，滚珠丝杠副变形此时滚珠受力分布很不均匀。为了更好地分析滚珠丝杠副的故障情况，需要分析滚珠丝滚珠与滚道的受力情况。2.1 滚珠丝杠副载荷分析2.1.1 滚珠丝杠坐标系建立滚珠丝杠副的滚珠循环机构分为内循环机构和外循环机构两种。内循环机构中，滚杠表面一直保持接触状态；外循环机构中，滚珠在螺母体内或体外返向运动。现使用范的三种滚珠循环机构如图 2.1。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】

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本文编号：2680562