数控机床振动测试(2)

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2.1 软件系统 7

2.2 硬件系统 8

2.3 机床振动实验 13

2.4 本章小结 33

3 数控机床故障分析 35

3.1 数控机床振动故障分析 35

3.2 故障信号分析方法 37

3.3 本章小结 38

4 数控机床减振措施 39

4.1 振动产生的原因 39

4.2 防止和减小振动措施 40

4.3 本章小结 41

5 结束语 42

参考文献 43

致谢 45

1 绪论

1.1 课题的研究背景

振动是宇宙中普遍存在的一种现象，可以将振动现象分为宏观振动和微观振动，本质上是一种围绕一个平衡点所进行的机械震荡现象[1]。发生在工程中振动现象往往更能引起人们的重视。在很多情况下，振动是存在损害的，造成了能量的浪费，也产生了噪音。例如，发动机、电动马达或者任何机械设备中的振动运动通常是不利的。这样的振动可能由旋转零件的不平衡、不均匀的摩擦或者齿轮齿的啮合所引起。精密的设计通常能够大量减小不必要的振动。论文网

数控机床是现代制造业的关键设备,一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力[2]。社会经济的快速发展不断驱使着工业技术以及大型制造业技术的迅猛前进。例如，数控机床领域正行驶在发展的高速路上，向着高速化、智能化、高性能高歌猛进。然而，科技的发展也带来了许多亟待解决的问题，例如，在数控机床领域，噪声与振动所带来的问题日益突出。需要注意的是，声音和振动的研究是密切相关的。声音，或者说压力波，都是由振动结构产生的压力波，反过来，这些压力波也能导致结构体的振动[3]。因此，试图减少噪声通常与振动问题密切相关。这本文中，将主要围绕振动问题进行分析研究。为保证数控机床的正常性能，振动与噪声都必须控制在一定的范围内，维护系统的稳定性，从而保证机械的正常运转。所以，要分析此类噪声与振动的综合问题，机床振动测试起至关重要的作用，在有些情况下甚至不可或缺。振动测试是通过向结构中引入强制功能，通常是某种类型的振动器。将所要测试的设备连接到振动器平台上。振动测试时为了测试设备在指定振动环境中的响应。测量的反应可能是疲劳寿命、共振频率或者声音输出（噪声）。首先，对于机床设备或者结构方面，要根据存在的问题进行测量数据类型的考虑，测量结束后，将所得的信号进行频谱分析，对于不同类型的信号要进行对比分析，并且提取出有用信息，进行深入研究。事实证明，精密的设计通常能够大量减小不必要的振动现象。在机床设计的过程中，系统优化也必须引起足够的重视[4]。

总之，在振动和噪声研究领域内，振动测试占有十分重要的地位。在现实世界中，大多数振动是随机的，这也推动着振动测试不断贴合实际情况。近几十年来，不论是在基础理论领域和技术发展领域，振动测试都在进行着日新月

异的变革，并且在航空航天等尖端科技领域得到广泛应用[5]。随着 1946 年第一台计算机技术问世、且到如今电子半导体技术已经从微米进步到纳米尺度，使得如今进行振动测试系统也有了更专业的发展[6]。起初想要进行振动测试时，系统由简单的机械设备组成，而现如今的超级计算机电子设备。使测得数据更加准确。另外，现代虚拟仪器的发展，代替了传统测试分析仪器。虚拟仪器是由美国国家仪器公司最早提出的概念[7]，它功能齐全，分析透彻，多种变化，对比以往传统测试分析仪器主要以硬件为主，优势明显。本实验的小组人员，根据实验要求，可以自行开发仪器的使用功能，同时节约时间，节约成本，而不需要添置新的仪器。另外，为了改善和拓宽测试仪器分析的功能，本实验只需操作对相关软件的更新。因此，开发周期短、成本小、维护简便、灵活、功能强大、用户自行定义等成为了虚拟仪器的显著特点[8]。文献综述