CN115106830A - 一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，涉及切削机构技术领域，包括收水箱和切削组件，所述收水箱的底面中部设置有轴承组件，所述外环的内侧平行设置有内环，所述内环的内部嵌入有振动传感器，所述切削组件固定于内环的内侧面，所述插管的外壁设置有卡合件，所述切削刀头的内部开设有降温室，所述边通道的顶部连接有出水阀，该基于振动信号进行故障诊断的切削机构，水体可以同时于切削刀头内外部进行降温作业，以提高降温效果，且通过对切削刀头的振动频率进行实时监测，以确定内环与外环之间的稳定性，并在振动频率超过预设值时可以及时诊断出故障部位并发出提示，以便维修人员快速针对问题进行维修。
Description
技术领域
本发明涉及切削机构技术领域，具体为一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构。
背景技术
切削是指利用高速旋转的切削刀头来削去工件的无用部分，在不断切削下使得固件逐渐成为人们所需的形状，切削过程因切削刀头高速旋转会与工件表面发生摩擦，为防止摩擦生热会通过喷射水体的方式对切削刀头及其与工件接触处进行降温。
现有的用水体降温的方式是通过喷射水体至切削刀头的表面实现降温的，而热量至从外至内向切削刀头内部传递的，水体降温也是针对切削刀头的外表面降温，导致针对切削刀头内部的降温需要一定时间。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，包括收水箱和切削组件，所述收水箱的底面中部设置有轴承组件，所述轴承组件包括外环、内环、滚珠和振动传感器，所述外环的内侧平行设置有内环，且内环与外环之间设置有滚珠，所述内环的内部嵌入有振动传感器，所述切削组件固定于内环的内侧面，所述切削组件包括转轴、同步轮、初始轮、转动电机、传动皮带、活动轴承、注水管、中通道、边通道、插管、卡合件、切削刀头、降温室和出水阀，所述转轴的外壁上部固定有同步轮，且同步轮的右侧平行分布有初始轮，所述初始轮的顶部转动连接有转动电机，且初始轮与同步轮的外壁啮合连接有传动皮带，所述转轴顶部通过活动轴承连接有注水管，且转轴的中部开设有中通道，所述中通道的两侧对称设置有边通道，且边通道的底部插入有插管，所述插管的外壁设置有卡合件，且插管的底部固定有切削刀头，所述切削刀头的内部开设有降温室，所述边通道的顶部连接有出水阀。
进一步的，所述滚珠的外壁与外环、内环的内壁相贴合，且外环与收水箱底部固定连接。
进一步的，所述同步轮位于收水箱的下方，且同步轮通过传动皮带与初始轮传动连接。
进一步的，所述边通道开设于转轴的边缘处，且边通道通过插管与降温室相连通。
进一步的，所述切削刀头通过卡合件与转轴卡合连接，且卡合件外壁与边通道内壁相贴合。
进一步的，所述收水箱内壁底部于外环外侧开设有环形滑槽，且环形滑槽的内部滑动连接有伞套。
进一步的，所述伞套的中部贯穿有转轴，且转轴与伞套固定连接。
进一步的，所述收水箱的左侧连接有水泵，且水泵的左侧通过水管连接有喷头。
进一步的，所述喷头通过支架固定于收水箱的底部左侧，且喷头朝向切削刀头。
进一步的，所述切削机构的使用方法如下：
步骤一：转动电机带动初始轮转动，此时通过传动皮带带动同步轮使得转轴转动，从而使得切削刀头转动，切削刀头转动并通过移动机构即可实现切削作业；
步骤二：转轴转动时，内环随之转动而外环通过滚珠并不转动，且切削时若切削刀头与工件发生振动，则震感会传递至内环上，且震感会传递至振动传感器上，若振动频率大于振动传感器的预设值则说明滚珠与内环、外环之间的紧密性发生松动，此时振动传感器借助警报设备向人们传递故障信号及部位以及故障原因；
步骤三：转轴顶部通过活动轴承与注水管转动连接，即转轴转动而注水管不转，注水管会向中通道注入水体，水体沿中通道、插管进入切削刀头内部的降温室中；
步骤四：降温室内部随着后续水体的进入，降温室中的水体又会进入边通道并穿过出水阀而进入收水箱内部，此时水泵抽取收水箱内部水体沿水管到达喷头处，最终水体通过喷头喷设至切削刀头外壁与工件接触处；
步骤五：转轴转动时伞套随之转动，且伞套底部沿环形滑槽内部滑动，使得收水箱内部水体被阻隔在伞套外部，以防水体渗入内环与外环之间。
本发明提供了一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，具备以下有益效果：
水体可以同时于切削刀头内外部进行降温作业，以提高降温效果，且通过对切削刀头的振动频率进行实时监测，以确定内环与外环之间的稳定性，并在振动频率超过预设值时可以及时诊断出故障部位并发出提示，以便维修人员快速针对问题进行维修。
1．该基于振动信号进行故障诊断的切削机构，切削刀头高速转动进行切削作业时，注水管会向中通道注入水体，水体沿中通道、插管进入切削刀头内部的降温室中，从而实现对切削刀头内部的降温，且降温室内部的水体在后续水体的注入下沿边通道进入收水箱内部，此时水泵抽取收水箱内部水体沿水管到达喷头处，最终水体通过喷头喷设至切削刀头外壁与工件接触处，外部水体与降温室内部的水体相配合可以实现同时从切削刀头的内外部进行降温的效果，从而增加降温效果。
2．该基于振动信号进行故障诊断的切削机构，转轴转动时，内环随之转动而外环通过滚珠并不转动，且切削时若切削刀头与工件发生振动，则震感会传递至内环上，且震感会传递至振动传感器上，若振动频率大于振动传感器的预设值则说明滚珠与内环、外环之间的紧密性发生松动，此时振动传感器借助警报设备向人们传递故障信号及部位以及故障原因，以便人员及时对故障部位进行针对性的维修。
3.该基于振动信号进行故障诊断的切削机构，水泵抽取收水箱内部的水体，此时水体沿水管内部流动，而水管的长度可以尽量延长并做螺旋状卷曲，以增加水体流动距离，以便吸收过热量的水体在流动过程中进行散热，且水管还可卷绕于转动电机外壁以便对转动电机进行降温处理，以实现一水三降温的效果。
4．该基于振动信号进行故障诊断的切削机构，伞套的中部与转轴紧密贴合且固定，转轴转动时伞套随之转动，且此时伞套底部沿环形滑槽内部滑动，使得收水箱内部水体被阻隔在伞套外部，以防水体渗入内环与外环之间，避免内环、滚珠与外环受水体侵蚀。
附图说明
图1为本发明一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构的收水箱正视内部结构示意图；
图2为本发明一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构的图1中A处放大结构示意图；
图3为本发明一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构的转轴俯视剖面结构示意图；
图4为本发明一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构的转轴正视剖面结构示意图；
图5为本发明一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构的图1中B处放大结构示意图。
图中：1、收水箱；2、轴承组件；201、外环；202、内环；203、滚珠；204、振动传感器；3、切削组件；301、转轴；302、同步轮；303、初始轮；304、转动电机；305、传动皮带；306、活动轴承；307、注水管；308、中通道；309、边通道；310、插管；311、卡合件；312、切削刀头；313、降温室；314、出水阀；4、水泵；5、水管；6、喷头；7、环形滑槽；8、伞套。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，包括收水箱1和切削组件3，收水箱1的底面中部设置有轴承组件2，轴承组件2包括外环201、内环202、滚珠203和振动传感器204，外环201的内侧平行设置有内环202，且内环202与外环201之间设置有滚珠203，内环202的内部嵌入有振动传感器204，切削组件3固定于内环202的内侧面，切削组件3包括转轴301、同步轮302、初始轮303、转动电机304、传动皮带305、活动轴承306、注水管307、中通道308、边通道309、插管310、卡合件311、切削刀头312、降温室313和出水阀314，转轴301的外壁上部固定有同步轮302，且同步轮302的右侧平行分布有初始轮303，初始轮303的顶部转动连接有转动电机304，且初始轮303与同步轮302的外壁啮合连接有传动皮带305，转轴301顶部通过活动轴承306连接有注水管307，且转轴301的中部开设有中通道308，中通道308的两侧对称设置有边通道309，且边通道309的底部插入有插管310，插管310的外壁设置有卡合件311，且插管310的底部固定有切削刀头312，切削刀头312的内部开设有降温室313，边通道309的顶部连接有出水阀314，滚珠203的外壁与外环201、内环202的内壁相贴合，且外环201与收水箱1底部固定连接，同步轮302位于收水箱1的下方，且同步轮302通过传动皮带305与初始轮303传动连接，边通道309开设于转轴301的边缘处，且边通道309通过插管310与降温室313相连通，切削刀头312通过卡合件311与转轴301卡合连接，且卡合件311外壁与边通道309内壁相贴合。
具体操作如下，首先切削刀头312与转轴301卡合连接，具体的是将插管310插入边通道309、中通道308内部，此时卡合件311与边通道309、中通道308相卡合，再由转动电机304带动初始轮303转动，此时通过传动皮带305带动同步轮302使得转轴301转动，从而使得切削刀头312转动，切削刀头312转动并通过移动机构即可实现切削作业，转轴301转动时，内环202随之转动而外环201通过滚珠203并不转动，且切削时若切削刀头312与工件发生振动，则震感会传递至内环202上，且震感会传递至振动传感器204上，若振动频率大于振动传感器204的预设值则说明滚珠203与内环202、外环201之间的紧密性发生松动，此时振动传感器204借助警报设备向人们传递故障信号及部位以及故障原因。
且转轴301通过活动轴承306实现自转动而注水管307不转的作用，注水管307会向中通道308注入水体，水体沿中通道308、插管310进入切削刀头312内部的降温室313中，从而实现对切削刀头312内部的降温，且降温室313内部的水体在后续水体的注入下沿边通道309穿过出水阀314进入收水箱1内部暂存。
如图1、图5所示，收水箱1内壁底部于外环201外侧开设有环形滑槽7，且环形滑槽7的内部滑动连接有伞套8，伞套8的中部贯穿有转轴301，且转轴301与伞套8固定连接。
具体操作如下，伞套8的中部与转轴301紧密贴合且固定，转轴301转动时伞套8随之转动，且此时伞套8底部沿环形滑槽7内部滑动，使得收水箱1内部水体被阻隔在伞套8外部，以防水体渗入内环202与外环201之间，避免内环202、滚珠203与外环201受水体侵蚀。
如图1所示，收水箱1的左侧连接有水泵4，且水泵4的左侧通过水管5连接有喷头6，喷头6通过支架固定于收水箱1的底部左侧，且喷头6朝向切削刀头312。
具体操作如下，水泵4抽取收水箱1内部的水体，此时水体沿水管5内部流动，而水管5的长度可以尽量延长并做螺旋状卷曲，以增加水体流动距离，以便吸收过热量的水体在流动过程中进行散热以便重新恢复低温状态，且水管5还可卷绕于转动电机304外壁以便对转动电机304进行降温处理，以实现一水三降温的效果。
如图1-5所示，切削机构的使用方法如下：
步骤一：转动电机304带动初始轮303转动，此时通过传动皮带305带动同步轮302使得转轴301转动，从而使得切削刀头312转动，切削刀头312转动并通过移动机构即可实现切削作业；
步骤二：转轴301转动时，内环202随之转动而外环201通过滚珠203并不转动，且切削时若切削刀头312与工件发生振动，则震感会传递至内环202上，且震感会传递至振动传感器204上，若振动频率大于振动传感器204的预设值则说明滚珠203与内环202、外环201之间的紧密性发生松动，此时振动传感器204借助警报设备向人们传递故障信号及部位以及故障原因；
步骤三：转轴301顶部通过活动轴承306与注水管307转动连接，即转轴301转动而注水管307不转，注水管307会向中通道308注入水体，水体沿中通道308、插管310进入切削刀头312内部的降温室313中；
步骤四：降温室313内部随着后续水体的进入，降温室313中的水体又会进入边通道309并穿过出水阀314而进入收水箱1内部，此时水泵4抽取收水箱1内部水体沿水管5到达喷头6处，最终水体通过喷头6喷设至切削刀头312外壁与工件接触处；
步骤五：转轴301转动时伞套8随之转动，且伞套8底部沿环形滑槽7内部滑动，使得收水箱1内部水体被阻隔在伞套8外部，以防水体渗入内环202与外环201之间。
综上，该基于振动信号进行故障诊断的切削机构，使用时，首先切削刀头312与转轴301卡合连接，具体的是将插管310插入边通道309、中通道308内部，此时卡合件311与边通道309、中通道308相卡合。
然后由转动电机304带动初始轮303转动，此时通过传动皮带305带动同步轮302使得转轴301转动，从而使得切削刀头312转动，切削刀头312转动并通过移动机构即可实现切削作业，转轴301转动时，内环202随之转动而外环201通过滚珠203并不转动，且切削时若切削刀头312与工件发生振动，则震感会传递至内环202上，且震感会传递至振动传感器204上，若振动频率大于振动传感器204的预设值则说明滚珠203与内环202、外环201之间的紧密性发生松动，此时振动传感器204借助警报设备向人们传递故障信号及部位以及故障原因。
而转轴301通过活动轴承306实现自转动而注水管307不转的作用，注水管307会向中通道308注入水体，水体沿中通道308、插管310进入切削刀头312内部的降温室313中，从而实现对切削刀头312内部的降温，且降温室313内部的水体在后续水体的注入下沿边通道309穿过出水阀314进入收水箱1内部暂存。
而由于伞套8的中部与转轴301紧密贴合且固定，转轴301转动时伞套8随之转动，且此时伞套8底部沿环形滑槽7内部滑动，使得收水箱1内部水体被阻隔在伞套8外部，以防水体渗入内环202与外环201之间，避免内环202、滚珠203与外环201受水体侵蚀。
接着水泵4抽取收水箱1内部的水体，此时水体沿水管5内部流动，而水管5的长度可以尽量延长并做螺旋状卷曲，以增加水体流动距离，以便吸收过热量的水体在流动过程中进行散热以便重新恢复低温状态，且水管5还可卷绕于转动电机304外壁以便对转动电机304进行降温处理，以实现一水三降温的效果。
Claims (10)
1.一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，包括收水箱（1）和切削组件（3），其特征在于：所述收水箱（1）的底面中部设置有轴承组件（2），所述轴承组件（2）包括外环（201）、内环（202）、滚珠（203）和振动传感器（204），所述外环（201）的内侧平行设置有内环（202），且内环（202）与外环（201）之间设置有滚珠（203），所述内环（202）的内部嵌入有振动传感器（204），所述切削组件（3）固定于内环（202）的内侧面，所述切削组件（3）包括转轴（301）、同步轮（302）、初始轮（303）、转动电机（304）、传动皮带（305）、活动轴承（306）、注水管（307）、中通道（308）、边通道（309）、插管（310）、卡合件（311）、切削刀头（312）、降温室（313）和出水阀（314），所述转轴（301）的外壁上部固定有同步轮（302），且同步轮（302）的右侧平行分布有初始轮（303），所述初始轮（303）的顶部转动连接有转动电机（304），且初始轮（303）与同步轮（302）的外壁啮合连接有传动皮带（305），所述转轴（301）顶部通过活动轴承（306）连接有注水管（307），且转轴（301）的中部开设有中通道（308），所述中通道（308）的两侧对称设置有边通道（309），且边通道（309）的底部插入有插管（310），所述插管（310）的外壁设置有卡合件（311），且插管（310）的底部固定有切削刀头（312），所述切削刀头（312）的内部开设有降温室（313），所述边通道（309）的顶部连接有出水阀（314）。
2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述滚珠（203）的外壁与外环（201）、内环（202）的内壁相贴合，且外环（201）与收水箱（1）底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述同步轮（302）位于收水箱（1）的下方，且同步轮（302）通过传动皮带（305）与初始轮（303）传动连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述边通道（309）开设于转轴（301）的边缘处，且边通道（309）通过插管（310）与降温室（313）相连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述切削刀头（312）通过卡合件（311）与转轴（301）卡合连接，且卡合件（311）外壁与边通道（309）内壁相贴合。
6.根据权利要求1所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述收水箱（1）内壁底部于外环（201）外侧开设有环形滑槽（7），且环形滑槽（7）的内部滑动连接有伞套（8）。
7.根据权利要求6所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述伞套（8）的中部贯穿有转轴（301），且转轴（301）与伞套（8）固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述收水箱（1）的左侧连接有水泵（4），且水泵（4）的左侧通过水管（5）连接有喷头（6）。
9.根据权利要求8所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述喷头（6）通过支架固定于收水箱（1）的底部左侧，且喷头（6）朝向切削刀头（312）。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种基于振动信号进行故障诊断的切削机构，其特征在于：所述切削机构的使用方法如下：
步骤一：转动电机（304）带动初始轮（303）转动，此时通过传动皮带（305）带动同步轮（302）使得转轴（301）转动，从而使得切削刀头（312）转动，切削刀头（312）转动并通过移动机构即可实现切削作业；
步骤二：转轴（301）转动时，内环（202）随之转动而外环（201）通过滚珠（203）并不转动，且切削时若切削刀头（312）与工件发生振动，则震感会传递至内环（202）上，且震感会传递至振动传感器（204）上，若振动频率大于振动传感器（204）的预设值则说明滚珠（203）与内环（202）、外环（201）之间的紧密性发生松动，此时振动传感器（204）借助警报设备向人们传递故障信号及部位以及故障原因；
步骤三：转轴（301）顶部通过活动轴承（306）与注水管（307）转动连接，即转轴（301）转动而注水管（307）不转，注水管（307）会向中通道（308）注入水体，水体沿中通道（308）、插管（310）进入切削刀头（312）内部的降温室（313）中；
步骤四：降温室（313）内部随着后续水体的进入，降温室（313）中的水体又会进入边通道（309）并穿过出水阀（314）而进入收水箱（1）内部，此时水泵（4）抽取收水箱（1）内部水体沿水管（5）到达喷头（6）处，最终水体通过喷头（6）喷设至切削刀头（312）外壁与工件接触处；
步骤五：转轴（301）转动时伞套（8）随之转动，且伞套（8）底部沿环形滑槽（7）内部滑动，使得收水箱（1）内部水体被阻隔在伞套（8）外部，以防水体渗入内环（202）与外环（201）之间。
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| Title |
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| 曹宏瑞;何正嘉;: "模型驱动的数字化加工过程状态监测与诊断", 振动.测试与诊断, no. 04, pages 17 - 21 * |
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