基于EMD-AR谱分析的数控机床主轴故障诊断方法研究.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术No．32016年3月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueMar．2O16文章编号：1001—2265(2016)03—0093—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2016．03．026基于EMD-AR谱分析的数控机床主轴故障诊断方法研究水郭正才，王义强，朱艳飞。，骆海波(1．太原科技大学机械工程学院，太原030024；2．浙江大学宁波理工学院机电与能源工程学院，浙江宁波315100；3．山东理工大学机械工程学院，山东淄博255000；

2、4．浙江大学机械工程学院．杭州310012)摘要：针对数控机床主轴系统经常出现的声音异响等故障，提出了一种基于经验模态分解(EMD)和AR(autoregressive)谱分析相结合的诊断方法。对主轴箱部位使用亿恒数据采集仪进行数据采集，将测量数据进行经验模态分解，提取几个各阶本征模态函数分量(IMF)最大幅值并求平均，选取平均后的幅值占总幅值中比例较大的几阶IMF，并进行自回归谱分析，通过试验测得测试机床主轴箱的主要频率值，并与希尔伯特边际谱及FI进行对比。结果表明测试机床故障频率与电机轴频率吻合，是由于电机轴装配偏心造成；同时通过对比分析表明EMD

3、—AR谱估计更能有效地提取故障频率。关键词：数控机床；主轴系统；EMD—AR谱估计；HHT边际谱；故障分析中图分类号：TH17；TG506文献标识码：AResearchofDenoisingMethodforCNCMachineToolSpindleSystem．BasedonEMD-ARSpectrumAnalysisGUOZheng—cai，WANGYi—qiang，ZHUYan-fei，LUOHai—bo(1．SchoolofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology

4、，Taiyuan030024，Chi—na；2．CollegeofMechanicalandEnergyEngineering，InstituteofTechnology，ZhejiangUniversity，NingboZhejiang315000，China)Abstract：AimedattheCNCmachinetoolspindlesystemnoiseproblem，adiagnosismethodwasproposedbasedontheempiricalmodedecomposition(EMD)andautoregressive(AR

5、)powerspectrumanalysismeth-od．ThedatacollectionandprocesssoftwareofCNCmachinetoolsspindleisECON；thedatawasdecom—posedintoaseriesofintrinsicmodefunctions(rMF)byusingEMD，themaximumamplitudeoftheorderofIMFwasextractedandaveraged，theIMFwhichtheaverageamplitudeinlargeproportionofthet

6、otalamplitudewasselectedandanalyzedbytheARspectrum．VibrationfrequencywasfoundoutandcontrastedwithHilbertmarginalspectrumandFFT．Testresultsshowthattestmachinefrequencywascausedbymotorshaftfrequencyastheassembleerror；Besides，thecomparisonandanalysisshowthattheEMD—ARspec—trumwasmor

7、eeffectivetoextractfaultfeature．Keywords：CNCmachine；spindlesystem；EMD—ARspectrum；hilbertmarginalspectrum；failureanaly—sjs系统在使用过程中经常由于轴承、齿轮的损坏、皮带松0引言动、间隙或定向偏差使主轴在使用过程中产生声音异数控机床故障诊断及维护是机床调试和使用过程常或影响加工精度以及表面缺陷。因此机床在安装调中的重要组成部分¨，主轴作为数控机床中的一个关试阶段对主轴存在的潜在问题进行判断对故障次数的键功能组件，它的功能是支承并带动工件

8、或刀具完成降低具有重要的作用。表面成形运动，同时还起着传递运动和扭矩、承受切削目前，国内外学者