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昆山汉吉龙测控技术有限公司
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机床滚珠丝杠传动系统故障诊断试验台功能科普
2025-4-14 阅读(15)
滚珠丝杠传动系统主要包括滚珠丝杠、螺母、滚珠、换向器、密封件等部件。滚珠丝杠传动系统的典型损伤失效模式一般分为表面损伤、严重变形和断裂失效三种。
表面损伤失效是指机械设备由于机械零件的表面损伤而不能正常工作或失去精度的现象。主要包括：接触疲劳失效、磨损失效和腐蚀失效。接触疲劳失效是指零件在滚动或滚滑复合运动时，由于交变接触载荷作用，使表面材料疲劳断裂形成点蚀或剥落的现象。具体来说，在螺母的工作面、丝杠和滚珠的滚道上发生点蚀，材料剥落。
试验对象
数控机床的滚珠丝杠传动系统
采集信号
主要包含振动加速度信号、电流信号以及扭矩信号。
功能
该试验台旨在研究丝杠轴与丝杠副在不同工况负载条件下的故障诊断，同时，也进行轴承的故障诊断。
实验可完成情况一览：
表1 工况描述
转速 配重/负载
工况1 500r/min 工况2 1000r/min 平台负载50kg重物
工况3 1200r/min 平台负载75kg重物
工况4 1350r/min 平台负载100kg重物
工况5 1500r/min 平台负载150kg重物
在上述不同工况负载条件下，我们将深入研究丝杠轴与丝杠副的故障诊断，涵盖六种故障类型：健康状态、丝杠副滚珠磨损、丝杠副滚道磨损、丝杠轴不对中、丝杠轴弯曲以及丝杠轴破裂。每种故障类型的详细描述见下表：
表2 丝杠-丝杠副故障类型描述
故障类型 图片描述 备注
健康状态 ------（此处可添加健康状态下的图片或描述） 健康数据参考
丝杠副滚珠磨损 （此处可添加丝杠副滚珠磨损的图片或描述） 详细描述丝杠副滚珠磨损的状态和特征
丝杠副内部滚珠磨损与滚道磨损分析
在丝杠与丝杠副的摩擦过程中，由于长时间的使用或不当的操作，滚珠可能会出现磨损。这种磨损不仅会影响丝杠副的正常运行，还可能导致整个机械系统的性能下降。同时，滚道的磨损也是一个不可忽视的问题。滚道是滚珠运行的轨道，其磨损程度直接影响着丝杠副的使用寿命和精度。因此，对丝杠副内部滚珠的磨损以及滚道的磨损进行深入的分析和研究，对于保障机械系统的稳定运行具有重要意义。
丝杠副内部滚道磨损的原因之一是丝杠轴的不对中。这种不对中可能是由于安装误差、基础不均匀沉降或长时间使用导致的丝杠轴弯曲等原因造成的。一旦丝杠轴出现不对中，滚道所承受的载荷将不均匀，从而导致磨损加剧，甚至可能引发其他故障。因此，在丝杠副的使用过程中，需要密切关注丝杠轴的状态，确保其始终保持正确的对中状态。
丝杠轴发生不对中，即出现向某一方向的偏移，这可能是由于丝杠轴的弯曲所导致。这种弯曲可能是由于安装时的误差、基础的不均匀沉降，或是长期使用过程中的磨损所造成。一旦丝杠轴出现不对中，其内部的滚道所承受的载荷将不再均匀，进而导致磨损加剧，甚至可能引发其他更为严重的故障。因此，在丝杠副的使用过程中，必须时刻关注丝杠轴的状态，采取措施确保其始终保持正确的对中，从而避免不必要的损坏和故障。
丝杠轴的弯曲现象
丝杠轴的破裂情况
丝杠轴的裂痕现象
在各种工况负载条件下，轴承的故障诊断显得尤为重要。轴承可能出现的故障类型主要有三种：内圈故障、外圈故障以及滚动体故障。这些故障的加工方式也有所不同，例如，内圈和外圈故障通常采用线切割加工，而滚动体故障则采用电火花打点加工。接下来，我们将详细描述每种故障类型的特征和表现，以帮助读者更好地理解和应对这些问题。
内圈线切割加工与外圈故障
在轴承的故障诊断中，内圈线切割加工和外圈故障是两种常见的现象。内圈线切割加工通常用于修复内圈的裂痕或损伤，而外圈故障则可能表现为磨损、裂纹或剥落等。这些故障不仅会影响轴承的正常运行，还可能导致整个机器的失效。因此，及时发现并处理这些故障显得尤为重要。
外圈线切割加工与滚动体故障
在轴承的维护与故障诊断过程中，除了内圈线切割加工和外圈故障外，还可能遇到另一种情况——外圈线切割加工与滚动体故障。外圈线切割加工旨在修复外圈的损伤，而滚动体故障则可能涉及滚动体的磨损、破裂或脱落等。这些故障同样需要引起重视，因为它们都会对轴承的性能和使用寿命产生不良影响。
滚动体电火花打点加工
在轴承的维护与故障诊断中，除了上述提到的外圈线切割加工与滚动体故障外，还有一种技术——滚动体电火花打点加工，也值得关注。这项技术利用电火花放电原理，在滚动体表面形成微小的凹坑或凸起，以达到修复或强化滚动体的目的。然而，需要注意的是，这项技术目前并不开源，因此，如果有相关需求或问题，建议通过邮件联系我们进行深入探讨。
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