金屬切削機(jī)床被稱為工作母機(jī)，即“生產(chǎn)機(jī)器”的機(jī)器，按其工作性質(zhì)不同，分為多種類型，應(yīng)用最普遍的是車床，其次是鉆床、磨床、鏜床、銑床、刨床，以及滾齒機(jī)等專用設(shè)備。

大多數(shù)金屬切削機(jī)床都是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，具有旋轉(zhuǎn)機(jī)械的基本特征，其故障類型及其特征、振動(dòng)信號的測量分析方法等都與旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷沒有多少區(qū)別。但是由于金屬切削機(jī)床的工作性質(zhì)和所承擔(dān)的任務(wù)與一般機(jī)械有很大的差別，所以它又有與一般機(jī)械不同之處。認(rèn)識(shí)了解金屬切削機(jī)床的特點(diǎn)是做好機(jī)床診斷的必要準(zhǔn)備。

01 金屬切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

金屬切削機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)組成與一般機(jī)械沒有太大區(qū)別，通常也是由三大部分組成，即：動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或液壓泵），傳動(dòng)系統(tǒng)（有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)三種型式）和工作機(jī)構(gòu)（刀具或磨頭）。組成機(jī)器的基本零部件，與一般機(jī)械也沒有多少差別，主要零件有齒輪、帶輪、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸節(jié)等。下圖是一臺(tái)普通車床的結(jié)構(gòu)簡圖，通過它可以幫助我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)機(jī)床的一些特點(diǎn)。

圖2 普通車床結(jié)構(gòu)簡圖

1—?jiǎng)恿Σ糠郑�電�?dòng)機(jī)，被防護(hù)罩遮蓋）；2—床頭箱；3—夾頭；4—刀架；5—尾座；6—床身；7—床腿；8—溜板箱；9—進(jìn)給箱；10—掛輪箱；A—工件；n—工件轉(zhuǎn)速

金屬切削機(jī)床在性能結(jié)構(gòu)方面與一般機(jī)械不同之處主要表現(xiàn)在：

1）整機(jī)穩(wěn)定性好。為了保證金屬切削機(jī)床的加工精度，要求它具有高度的穩(wěn)定性，所以機(jī)身一般都做成箱體結(jié)構(gòu)，在各個(gè)方面的剛性都很高，致使機(jī)床內(nèi)部故障引起的一般異常振動(dòng)在機(jī)器表面的反映很不明顯。

2）為了滿足各種復(fù)雜加工工藝的需要，金屬切削機(jī)床變速檔次多，變速傳動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，傳動(dòng)齒輪對密集、變速、變向頻繁。

02 金屬切削機(jī)床振動(dòng)診斷的特點(diǎn)

金屬切削機(jī)床在振動(dòng)診斷方面與其他非加工機(jī)械相比有3個(gè)顯著特點(diǎn)：

1）“雙高”標(biāo)準(zhǔn)。金屬切削機(jī)床振動(dòng)診斷有兩個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)：一是判別標(biāo)準(zhǔn)高。因?yàn)榻饘偾邢鳈C(jī)床是生產(chǎn)機(jī)器零件的機(jī)器。它們所加工出來的零件尺寸誤差要求一般都很高，有時(shí)只是一根頭發(fā)絲的幾分之一，甚至幾十分之一。按一般機(jī)械的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)根本達(dá)不到這樣的要求。所以對機(jī)床的振動(dòng)控制相當(dāng)嚴(yán)格。振動(dòng)判斷的高標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)床診斷的一個(gè)顯著特點(diǎn)。以普通車床為例，它處于良好狀態(tài)的振動(dòng)值大概僅為一般機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的百分之一。

第二要求診斷儀器具有“高分辨率”。機(jī)床變速范圍大，傳動(dòng)鏈上齒輪傳動(dòng)對很多，有時(shí)各檔轉(zhuǎn)速很接近，甚至是無極變速。因此各對齒輪的嚙合頻率及其邊頻很接近，在作頻率分析時(shí)，要求儀器具有很高的頻率分辨率才能辨識(shí)清楚。

2）金屬切削機(jī)床的故障信息載體與一般機(jī)械有所不同。加工工件的質(zhì)量是反映機(jī)床狀態(tài)的重要信息源。反映機(jī)床狀態(tài)的故障信息常常從加工工件的精度、表面粗糙度方面表現(xiàn)出來。而一般機(jī)械發(fā)生故障的宏觀表現(xiàn)主要從機(jī)器的二次效應(yīng)（如振動(dòng)、噪聲、溫度等參數(shù)值）表現(xiàn)出來。故一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)床所加工的產(chǎn)品精度（尺寸精度和形位精度）或表面粗糙度達(dá)不到要求，在排除人為因素之后，主要都是從機(jī)床本身的運(yùn)行狀態(tài)去找原因。很可能是機(jī)床的某個(gè)部位出了毛病。大量的診斷實(shí)例表明，從加工零件的質(zhì)量上去分析機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，是診斷機(jī)床的主要思路。

3）精度診斷是機(jī)床診斷的重點(diǎn)。一般來說，機(jī)床的故障診斷包含兩方面的內(nèi)容，其一是直接診斷機(jī)床各零部件的狀態(tài)；另一方面是從分析機(jī)床精度下降的原因去分析診斷機(jī)床存在的問題。通常情況下，當(dāng)機(jī)床的加工誤差嚴(yán)重超差，甚至失去正常加工能力時(shí)，即認(rèn)為機(jī)床存在故障，或是機(jī)床零件嚴(yán)重磨損、損壞，或是各零部件相互間的傳動(dòng)關(guān)系或位置關(guān)系發(fā)生了變化。

影響機(jī)床精度的因素主要有三個(gè)：一是傳動(dòng)系統(tǒng)（包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)帶和齒輪機(jī)構(gòu)）；二是工件系統(tǒng)（包括夾具）；三是刀具系統(tǒng)（包括刀桿、刀架等）。如果機(jī)床出故障，主要應(yīng)從這三個(gè)方面去尋找原因。

機(jī)床零部件常見的失效形式主要有：磨損、點(diǎn)蝕、塑變、膠合、斷裂、拉毛、質(zhì)心偏移（不平衡）、松動(dòng)、間隙過大、不對中等。機(jī)床故障的振動(dòng)類型以準(zhǔn)周期振動(dòng)為主，約占75%。