基于机床电机电流信息的分析诊断研究

针对数控机床传动系统缺乏有效的监测诊断技术支持的间题,提出借助驱动电机电流信号的高信噪比、便于测量、不受系统结构影响的特点,研究基于电机电流信号的机床传动系统故障诊断技术.主要研究传动系统在电机电流信号中的表现机制和电机自身的传感器特性以及传动系统的监测诊断应用技术,并开发相应的监测诊断系统.为保障机床运行得稳定性,促进监测诊断技术的进一步发展具有重要的意义.     

电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究

机床类设备传动链复杂,结构紧凑且封闭,对传动系统状态监测一直没有有效的分析办法,即使在噪声增大等恶劣情况下,常规的振动诊断方法也难以奏效.本文尝试用电流信号分析法,简称MCSA(Motor Current Signal Analysis),对机床状态进行测试和分析.通过电机电流信号的传动链齿轮谱特征分析,对其做出了正确评估,表明定子电流能很好地反映机床传动系统部件的运行状况.同时进行了多种运行工况的测试与试验,研究结论对机床类设备的生产制造和现场运行状态的分析提供了有效依据.     

铣削过程中基于伺服电流信号的切削力监测

刀具破损和刀具磨损的自动检测是数控机床自动加工中的一个重要环节。基于伺服电机电流的切削力监控是一个有效的无传感器方法,该方法的关键是如何从伺服电流信号中准确提取切削刃的力波动表征信号。在对伺服电流信号进行时域、频域分析的基础上,基于可变加工参数给出实时提取切削刃力波动表征信号的方法,并通过相关实验验证了该方法的合理性。     

数控机床回转工作台动态性能分析与仿真

采用机械动力学原理建立数控机床回转工作台传动系统的数学模型,利用MATLAB软件的动态仿真工具箱Sim-ulink构造交流伺服电机驱动回转工作台传动系统的仿真模型,获得了反映数控回转工作台动态性能的时域和频域特性仿真曲线,通过仿真结果对系统的快速性和稳定性进行了分析,同时考虑齿轮以及蜗轮蜗杆传动间隙对传动精度的影响,给出了提高数控回转工作台动态性能的措施.为数控回转工作台进给伺服系统的设计、参数选择以及性能优化提供了理论依据.     

高炉布料传动装置状态诊断方法研究

高炉布料装置结构复杂、人员无法接近,且由于特殊的环境因素,常用的振动诊断方法难以实施.笔者以布料系统驱动电机的定子电流作为信号分析的切入点,提取传动系统的特征频率.由于电流信号的故障表现形式常以调制信号为主,而调制信号具有循环平稳信号的特点,尝试采用循环平稳分析方法对电流信号进行分析和解调.现场测试和分析的结果表明,采用该种方法能够有效抑制电流信号的工频成分,分离和提取状态特征,提高了采用电流法进行故障诊断的准确性.     

直线电机进给驱动技术在数控机床上的应用

简述了直线电机工作原理及其驱动技术,并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床"旋转伺服电机+滚珠丝杠"的传动方式对比具有的巨大优势.介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例,指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向.     

重载伺服压力机主传动系统参数标定北大核心CSCD

重载伺服压力机主传动系统参数的准确性是影响伺服电机安全稳定运行的重要因素。为了保证参数的准确性,提出一种针对重载伺服压力机的主传动系统参数标定方法:首先,对主传动系统参数进行模块化分类和定义,确定5个待标定参数;其次,基于转矩计算模型,以伺服电机理论计算转矩与实际运行转矩的均方差最小为优化目标,建立主传动系统参数标定模型,并采用优化算法求解;最后,在25000 kN重载伺服压力机上实施主传动系统参数标定实验。结果表明:采用标定后的主传动系统参数,伺服电机的理论计算转矩与实际运行转矩的平均误差从12.3%降低至6.9%,最大误差从74.2%降低至10.1%;提高了伺服电机的安全校核精度,同时,冲压生产节拍每分钟也提高了0.1件。实验结果证明了该标定方法的有效性和必需性。     

基于Qt与Matlab的行星齿轮传动系统故障监测诊断研究

以大型风力发电设备中行星齿轮传动系统为研究对象,针对行星齿轮箱故障监测诊断问题,进行了小波包去噪和Hilbert解调技术的理论方法研究,并在Windows平台下运用Qt和Matlab进行了行星齿轮箱故障监测诊断系统开发,最后进行了试验分析。结果表明,系统能够在行星齿轮箱不同工况下,从测试的振动信号中解调出故障齿轮的调制信息,进而判断出故障齿轮的部位,进而实现了系统的故障监测诊断。研究可为行星齿轮传动系统故障诊断提供数据采集与分析技术支持,有利于进一步实现基于网络技术的远程在线监测,具有一定的工程应用价值。     

重载伺服压力机主传动系统参数标定

重载伺服压力机主传动系统参数的准确性是影响伺服电机安全稳定运行的重要因素。为了保证参数的准确性,提出一种针对重载伺服压力机的主传动系统参数标定方法：首先,对主传动系统参数进行模块化分类和定义,确定5个待标定参数;其次,基于转矩计算模型,以伺服电机理论计算转矩与实际运行转矩的均方差最小为优化目标,建立主传动系统参数标定模型,并采用优化算法求解;最后,在25000 kN重载伺服压力机上实施主传动系统参数标定实验。结果表明：采用标定后的主传动系统参数,伺服电机的理论计算转矩与实际运行转矩的平均误差从12.3%降低至6.9%,最大误差从74.2%降低至10.1%;提高了伺服电机的安全校核精度,同时,冲压生产节拍每分钟也提高了0.1件。实验结果证明了该标定方法的有效性和必需性。     

调压阀液压系统状态监测与故障诊断技术研究

研究空气调压阀液压系统状态监测与故障诊断技术,选取液压油油温、液压缸压力、活塞杆位移、伺服阀控制电流、油液污染度等参数作为状态监测参数,基于NI cRIO分布式实时控制系统对监测参数进行实时采集、显示、记录和报警,实现了对整个系统运行状态的实时监测。通过提取和分析液压缸压力、位移信号和伺服阀控制电流信号的综合特征,初步实现了对液压系统关键参数的状态监测和故障的快速诊断与定位。测试结果验证了状态监测和故障诊断技术的有效性和正确性。     

交流伺服电机在往复走丝电火花线切割机床中的应用

分析了用于往复走丝电火花线切割机床工作台驱动部件的步进电机驱动系统和交流伺服电机驱动系统的优缺点,提出交流伺服电机驱动系统的选择、控制及其参数整定方法。     

工业机器人谐波减速器的传动误差超限故障诊断

为解决工业机器人谐波减速器使用过程中传动误差超限故障诊断问题,建立伺服电机和谐波减速器的机电仿真模型,分析减速器间隙增大对驱动电机电流产生的影响。构建工业机器人谐波减速器机电系统实验平台,采集不同传动误差谐波减速器对应的驱动电机电流信号。利用电机电流信号,提出结合梅尔倒频谱和支持向量机,以及结合梅尔倒频谱和概率神经网络的2种故障诊断方法。基于多种指标综合分析比较上述2种故障诊断方法,结果表明:结合梅尔倒频谱和支持向量机的谐波减速器传动误差超限故障诊断方法综合性能优于结合梅尔倒频谱和概率神经网络的方法。     

感应热处理技术的进展

感应热处理的发展已经由过去机械式中频发电机组向晶体管中频电源发展 ;对于集大电流、高耐压和高频特性于一体的固态电路 ,晶体管成为很有发展前途的功率电子器件。功率半导体器件在今后将向着大容量化、高频化、驱动简单、低导通压降、模块化和功率集成化方向发展。淬火机床的发展采用变频调速电机 ,步进电机或伺服电机 ,通过滚珠丝杆传动 ,移动速度均匀、精确。使用计算机进行控制的自动淬火机床 ,屏幕显示工作状况 ,同时可故障报警或故障诊断。能量监控系统 ,工件加热温度的监控 ,采用PLC与NC控制已带普遍性。     

基于SERCOS-Ⅱ的机床数控系统实时通信与同步控制研究

现代数控机床和加工中心对实时接收数据和同步运动控制提出了更高的要求.论文对脉冲式数控系统进行简要述评的基础上,提出了基于SERCOSⅡ串行实时总线通信的机床数控系统架构:以运动控制器为主站,进给伺服驱动器为从站的主从式环形网络,并以通信周期为基准协调该多CPU结构.论文将提出的系统用于XKHL650型立式加工中心数字化控制,并提出了各进给轴伺服驱动电流环同步控制方法.该方法使各进给轴伺服驱动电流指令达到1μs的同步精度,从而保证了机床各进给轴动作的一致性.实验和加工运行表明基于SERCOSII总线通信的数控系统满足高实时性高精度的加工要求.     

On-line detection of the breakage of small diameter drills using current signature wavelet transform

This paper presents on-line tool breakage detection of small diameter drills by monitoring the AC servo motor current. The continuous wavelet transform was used to decompose the spindle AC servo motor current signal and the discrete wavelet transform was used to decompose the feed AC servo motor current signal in time–frequency domain. The tool breakage features were extracted from the decomposed signals. Experimental results show that the proposed monitoring system possessed an excellent on-line capability; in addition, it had a low sensitivity to change of the cutting conditions and high success rate for the detection of the breakage of small diameter drills.     

双伺服电机同步驱动大型回转部件的仿真与分析

文章以一种屏压机的转台及其传动机构为研究对象,为确保该大型回转部件的运动精度和平稳性,采用以双伺服电机同步驱动取代传统的液压伺服驱动的设计方案.为了在设计阶段对其动力学性能进行分析与预测,首先通过三维CAD软件进行机构的三维实体建模和虚拟装配,然后对机构进行了多刚体动力学仿真分析,并且对多种驱动方案进行仿真与分析,为今后的设计与生产提供必要的参考.     

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。     

闭环伺服系统的动态和稳态性能分析

在数控机床中,伺服系统是数控机床装置和机床的中间连接环节,是数控系统的重要组成部分.伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大转换为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动.文章讨论了伺服数控系统的数学模型,对闭环伺服系统的动态、稳态性能进行了详细的分析,该研究结果为伺服数控加工的控制精度提供了理论基础.     

重载数字化机械驱动单元研究

针对液压伺服传动系统存在安装调试复杂、故障率高等缺点，研究由大功率交流伺服电机驱动的重载数字化机械驱动技术。提出了机械传动部件和大功率交流伺服电机的设计方法，并实际应用于1000kW数控折弯机中。     

飞机交点孔镗孔精加工自动调刀技术

针对飞机交点孔镗孔加工中手动调刀效率低、出错风险高等问题,设计了一种自动调刀机构及其调刀控制系统。采用伺服电机驱动调刀机构内部传动系统来实现镗刀的精确偏移,进而完成系统的自动调刀。通过调刀量在线输入和离线规划两种控制模式完成自动调刀,有效地提高调刀效率并降低出错风险。此外,基于伺服电机角度传感器反馈信号、机械传动误差分布规律检测,实现了调刀精度的半闭环补偿控制,有效地提高了调刀精度。最后,设计试验并进行了镗孔自动调刀加工试验验证,结果表明所设计的自动调刀系统其孔径加工误差不超过+0.015 mm,加工结果能够满足飞机交点孔精度要求,且提高了调刀效率,降低了调刀出错风险。