一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)，方法包括：步驟S1：采集軸承更換前后的加工零件數(shù)據(jù)作為樣本集，同時(shí)提取軸承工作加速度的正常范圍；步驟S2：擬合樣本集中加工零件數(shù)據(jù)的分布曲線，根據(jù)曲線確定軸承更換前后變化的參數(shù)，獲得零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間；步驟S3：實(shí)時(shí)采集機(jī)床各軸加速度信號(hào)和加工零件數(shù)據(jù)；步驟S4：若加工零件數(shù)據(jù)達(dá)到零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間，執(zhí)行步驟S5；步驟S5：若此時(shí)加速度信號(hào)特征值超出軸承工作加速度的正常范圍，執(zhí)行步驟S6，否則，跳轉(zhuǎn)步驟S3；步驟S6：發(fā)出更換軸承的報(bào)警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)、提前預(yù)警、誤判率低、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢 測(cè)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 高精度加工機(jī)床主軸軸承在正常工作一定時(shí)間后，軸承保持架失效，導(dǎo)致零件加 工精度降低，如表現(xiàn)為尺寸公差、形狀公差、位置公差等超差，不能滿足工藝要求，無(wú)法預(yù)先 準(zhǔn)備，只能停機(jī)更換軸承，造成設(shè)備利用率下降，生產(chǎn)組織混亂。
[0003] 傳統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)只檢測(cè)零件加工精度或者檢測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)，無(wú)法較準(zhǔn)確地判斷 設(shè)備工況，且需要人力較多，無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)從而達(dá)到預(yù)警的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種加工機(jī)床主軸 軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)、提前預(yù)警的功能。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟S1 :機(jī)床運(yùn)行，采集軸承更換時(shí)間前后的加工零件數(shù)據(jù)，作為樣本集；同時(shí)采 集軸承加速度信號(hào)，提取軸承工作加速度的正常范圍；
[0008] 所述的加工零件數(shù)據(jù)包括零件的孔直徑，錐度，圓度，平面度和位置度。
[0009] 步驟S2 :擬合樣本集中加工零件數(shù)據(jù)的分布曲線，根據(jù)曲線確定軸承更換前后變 化的參數(shù)，獲得零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間；
[0010] 所述的零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間包括形狀公差危險(xiǎn)區(qū)間、尺寸公差危險(xiǎn)區(qū)間和位置公差 危險(xiǎn)區(qū)間。
[0011] 步驟S3 :對(duì)機(jī)床主軸軸承進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)采集機(jī)床各軸加速度信號(hào)和加工零件數(shù) 據(jù)；
[0012] 步驟S4 :若加工零件數(shù)據(jù)達(dá)到零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間，執(zhí)行步驟S5 ;
[0013] 步驟S5 :若此時(shí)加速度信號(hào)數(shù)值超出軸承工作加速度的正常范圍，執(zhí)行步驟S6， 否則，跳轉(zhuǎn)步驟S3;
[0014] 步驟S6 :發(fā)出更換軸承的報(bào)警。
[0015] 一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)系統(tǒng),包括在線檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)分析模 塊，所述的在線檢測(cè)模塊包括加速度傳感器、信號(hào)采集卡和零件精度檢測(cè)單元，所述的加速 度傳感器安裝在加工機(jī)床主軸上，連接信號(hào)采集卡，所述的信號(hào)采集卡連接數(shù)據(jù)庫(kù)分析模 塊，所述的零件精度檢測(cè)單元連接數(shù)據(jù)庫(kù)分析模塊；
[0016] 加速度傳感器實(shí)時(shí)采集主軸加速度信號(hào)，信號(hào)采集卡將加速度信號(hào)數(shù)字化并導(dǎo)入 數(shù)據(jù)庫(kù)分析模塊，零件精度檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集加工零件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)分析模塊預(yù)先從加速 度信號(hào)數(shù)據(jù)中提取軸承工作加速度的正常范圍，將其與實(shí)時(shí)加速度信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，判斷主 軸軸承工況，同時(shí)接收加工零件數(shù)據(jù)，從樣本集中提取零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間，將其與實(shí)時(shí)采集 的加工零件數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷是否更換軸承。
[0017] 所述的加速度傳感器設(shè)有多個(gè)。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 1)本發(fā)明克服了傳統(tǒng)檢測(cè)不夠準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生誤判，需要人力較多的缺陷，可以準(zhǔn) 確地判斷設(shè)備工況，實(shí)時(shí)檢測(cè)達(dá)到預(yù)警的作用。通過(guò)采集加工機(jī)床各主軸的加速度，并進(jìn)行 特征提取，可以準(zhǔn)確地判斷軸承的運(yùn)行工況；通過(guò)采集樣本集，提取零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間作為 預(yù)警判斷依據(jù)，亦可以達(dá)到提起預(yù)警效果。
[0020] 2)本發(fā)明合理地將軸承加速度檢測(cè)和零件加工精度檢測(cè)結(jié)合在一起，共同判斷機(jī) 床主軸軸承的工況，克服了傳統(tǒng)檢測(cè)只檢測(cè)零件加工精度或者檢測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)的缺點(diǎn)， 設(shè)備利用率高。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖中：1、主軸，2、加速度傳感器，3、信號(hào)采集卡，4、零件精度檢測(cè)單元，5、數(shù)據(jù)庫(kù)分 析模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。
[0025] 本發(fā)明需要事先設(shè)置好軸承正常工作狀態(tài)下的加速度信號(hào)范圍，并編好程序，同 時(shí)通過(guò)幾次軸承的更換時(shí)間前后大量的加工零件數(shù)據(jù)對(duì)比分析，提出數(shù)據(jù)庫(kù)分析模塊的危 險(xiǎn)區(qū)間，通過(guò)兩個(gè)檢測(cè)單元（加速度檢測(cè)單元、零件精度檢測(cè)單元）配合分析整個(gè)高精度加 工機(jī)床的工況，做到實(shí)時(shí)檢測(cè)，提前預(yù)警。
[0026] 如圖1所示，對(duì)加工機(jī)床主軸軸承進(jìn)行實(shí)時(shí)故障檢測(cè)，具體包括以下步驟：
[0027] 步驟S1 :機(jī)床運(yùn)行，采集軸承更換時(shí)間前后的加工零件數(shù)據(jù)，作為樣本集，由于磨 損情況不同，軸承的壽命也不盡相同，而高精度加工零件對(duì)軸承要求比較高，因此可以通過(guò) 加工零件抽檢發(fā)現(xiàn)不合格品，由工程師檢查出主要問(wèn)題在于軸承損壞時(shí)，進(jìn)行軸承更換，其 中，加工零件數(shù)據(jù)包括零件的孔直徑，錐度，圓度，平面度和位置度；
[0028] 同時(shí)采集軸承加速度信號(hào)，提取軸承工作加速度的正常范圍，即可安裝若干個(gè)加 速度傳感器，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集大量數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)找出軸承工作加速度的正常范圍；
[0029] 步驟S2 :擬合樣本集中加工零件數(shù)據(jù)的分布曲線，根據(jù)曲線確定軸承更換前后變 化的參數(shù)，獲得零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間，其中，零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間包括形狀公差危險(xiǎn)區(qū)間、尺寸 公差危險(xiǎn)區(qū)間和位置公差危險(xiǎn)區(qū)間，具體步驟為：
[0030] 201 :首先初步猜測(cè)參數(shù)，如：極差、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、關(guān)鍵能力指數(shù)cpk等，通過(guò)Excel 求出數(shù)值，設(shè)X為樣本集中各數(shù)值，各參數(shù)求取公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1 :機(jī)床運(yùn)行，采集軸承更換時(shí)間前后的加工零件數(shù)據(jù)，作為樣本集；同時(shí)采集軸 承加速度信號(hào)，提取軸承工作加速度的正常范圍； 步驟S2 :擬合樣本集中加工零件數(shù)據(jù)的分布曲線，根據(jù)曲線確定軸承更換前后變化的 參數(shù)，獲得零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間； 步驟S3 :對(duì)機(jī)床主軸軸承進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)采集機(jī)床各軸加速度信號(hào)和加工零件數(shù)據(jù)； 步驟S4 :若加工零件數(shù)據(jù)達(dá)到零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間，執(zhí)行步驟S5 ; 步驟S5 :若此時(shí)加速度信號(hào)數(shù)值超出軸承工作加速度的正常范圍，執(zhí)行步驟S6,否則， 跳轉(zhuǎn)步驟S3 ; 步驟S6 :發(fā)出更換軸承的報(bào)警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法，其特征在于， 所述的加工零件數(shù)據(jù)包括零件的孔直徑，錐度，圓度，平面度和位置度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)方法，其特征在于， 所述的零件檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)間包括形狀公差危險(xiǎn)區(qū)間、尺寸公差危險(xiǎn)區(qū)間和位置公差危險(xiǎn)區(qū) 間。
4. 一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括在線檢測(cè)模塊和數(shù) 據(jù)庫(kù)分析模塊（5)，所述的在線檢測(cè)模塊包括加速度傳感器（2)、信號(hào)采集卡（3)和零件精 度檢測(cè)單元（4)，所述的加速度傳感器（2)安裝在加工機(jī)床主軸（1)上，連接信號(hào)采集卡 (3)，所述的信號(hào)采集卡（3)連接數(shù)據(jù)庫(kù)分析模塊（5)，所述的零件精度檢測(cè)單元（4)連接數(shù) 據(jù)庫(kù)分析模塊（5); 加速度傳感器（2)實(shí)時(shí)采集主軸（1)加速度信號(hào)，信號(hào)采集卡（3)將加速度信號(hào)數(shù)字 化并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)分析模塊（5)，零件精度檢測(cè)單元（4)實(shí)時(shí)采集加工零件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)分析 模塊（5)預(yù)先從加速度信號(hào)數(shù)據(jù)中提取軸承工作加速度的正常范圍，將其與實(shí)時(shí)加速度信 號(hào)進(jìn)行對(duì)比，判斷主軸（1)軸承工況，同時(shí)接收加工零件數(shù)據(jù)，從樣本集中提取零件檢測(cè)危 險(xiǎn)區(qū)間，將其與實(shí)時(shí)采集的加工零件數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷是否更換軸承。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種加工機(jī)床主軸軸承的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的加速度傳感器（2)設(shè)有多個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK104101498SQ201410323280
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】吳國(guó)慶, 羅一平, 任洪娟 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)