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