基于粗糙集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副故障診斷研究.pdf

1、數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床使用最廣泛的關(guān)鍵傳動(dòng)部件，它的狀態(tài)直接影響數(shù)控機(jī)床的工作狀態(tài)。隨著國(guó)家將數(shù)控設(shè)備研發(fā)列入十一五重大科技專項(xiàng)，進(jìn)一步促進(jìn)了滾珠絲杠副的生產(chǎn)和研發(fā)，越來(lái)越多的滾珠絲杠副被用于各式各樣的數(shù)控設(shè)備中，以滿足高精度與高性能的需求。然而，滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中易發(fā)生故障的部件，一旦發(fā)生故障，往往會(huì)導(dǎo)致機(jī)床加工精度降低、甚至無(wú)法正常生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障

2、診斷，具有重要的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用意義。
　　 本文基于滾珠絲杠副典型的結(jié)構(gòu)以及工作原理，分析了滾珠絲杠副典型的故障形式、故障特征以及其對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的影響，提出了基于振動(dòng)信號(hào)、溫度信號(hào)、機(jī)床內(nèi)部信號(hào)等多源信息融合的故障診斷方法，深入研究了外置傳感器檢測(cè)技術(shù)和機(jī)床內(nèi)部信息提取技術(shù)、基于粗糙集數(shù)據(jù)優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息融合方法，并開(kāi)發(fā)了基于多源信息融合的數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副故障診斷系統(tǒng)。
　　 首先，研究了滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)和工作原理

3、，在此基礎(chǔ)上，分析了滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)典型的失效形式及各種失效形式的故障現(xiàn)象和故障原因;分析了滾珠絲杠副常見(jiàn)故障對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的影響，建立滾珠絲杠副故障時(shí)進(jìn)給系統(tǒng)表現(xiàn)的故障現(xiàn)象和故障原因的映射關(guān)系;深入分析了滾珠絲杠副振動(dòng)機(jī)理及振動(dòng)信號(hào)的特性。
　　 其次，研究了西門子數(shù)控機(jī)床內(nèi)部維修信息與絲杠故障之間的聯(lián)系及機(jī)床內(nèi)部信息的提取技術(shù)，機(jī)床數(shù)據(jù)中的伺服軌跡信息獲取及其與計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，從而獲得機(jī)床的內(nèi)部信息，并利用La

4、bVIEW和MATLAB軟件進(jìn)行繪圖和特征提取。研究了滾珠絲杠副故障非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理方法，并基于LabVIEW中的MATLAB腳本文件，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到多個(gè)從高頻到低頻的本征模函數(shù)(IMF)分量，計(jì)算各分量的能量，獲得絲杠故障振動(dòng)信號(hào)的特征向量。
　　 再次，研究了粗糙集理論，并將該理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副故障診斷。建立了粗糙集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)多源信息的有效融合，最終對(duì)滾珠絲