基于运转噪声识别数控机床主轴轴承状态的研究*

皮智谋 李 强 任成高

(湖南工业职业技术学院，湖南长沙 410208)

数控机床是高精度、高效率的自动化加工设备。切削过程中，润滑、密封失效，或过载切削、撞刀、主轴碰撞等异常状况均可能引起主轴轴承变形、磨损、疲劳点蚀。主轴单元装配时轴承间隙过大、预紧不当或润滑脂加入过多也影响轴承正常运转。主轴轴承运转状态直接影响主轴运转精度和机床正常加工，特别是大型工件持续加工过程中更不能出现因轴承故障而停机检修主轴的现象。因此，做好主轴轴承工作状态监测与故障诊断是保证整台机床加工精度的重要环节［1］。

1 监测方法概述

轴承健康状态的监测方法可分为直接检测法和间接检测法两大类。直接检测法是直接检测轴承磨损量大小，变形量，滚道和滚动体表面是否点蚀、剥落，润滑是否有效等。这种方法准确有效，但需要拆卸主轴部件，通常是在发现主轴轴承运转异常后才进行。间接检测法则通过检测振动、运转噪声、温升或润滑油中磨损颗粒情况来判断轴承运转正常与否。与直接检测法相比，间接检测方法的最大优点是能够实现在线检测，通过检测系统实时收集的信号与正常或最优运转状态的参考信号的比较，一旦实际信号的改变超过阈值，就发出报警，以提示维修者注意或进行检修。这种间接检测有利于及早发现设备异常，预测检修周期，减少加工过程中出现停机检修造成的损失。

在数控机床主轴轴承间接检测中，最常用的方法是振动检测法，但其传感器的安装以及故障特征频率的提取都很繁琐［2］。……