摘要：以某數控機床傳動系統為研究對象，分析了該數控機床傳動系統的動態(tài)特性。為進一步提高數控系統的可靠性，文章對機床軸系振動信號進行處理分析，研究了該數控機床的多軸同步性、動態(tài)傳動鏈誤差的測量、分析與溯源。
關鍵詞：數控機床；傳動系統；傳動鏈誤差；振動信號處理技術

1 磨齒機工作原理
    加工原理為成形法磨削、即將砂輪軸截面截形修整為齒輪齒槽相適應的截面、進行成形磨削加工。

2 被測軸信息
    磨齒機床C軸是一個圓形工作臺，主要用于承載被加工齒輪并完成齒輪磨削過程中的分度運動。因此，C軸的運動精度需要嚴格控制，其回轉誤差將直接導致被加工齒輪的周向誤差。C軸的傳動鏈如圖1所示：驅動電機的輸出連接傳動比為5：1的高精度行星齒輪減速器，然后通過聯軸器連接蝸輪蝸桿，帶動工作臺同轉。其中，蝸輪齒數為215齒，蝸樸為單線。因此，從驅動電機到C軸工作臺的總傳動比為：215*5= 1075。以該傳動鏈作為被測對象，將C軸設為一號軸，其光柵條紋數為45000。驅動電機設為二號軸，其光柵條紋數為1024。

3 瞬時傳動誤差分析
    瞬時傳動誤差是利用相鄰兩個采樣點的數據進行傳動誤差計算，由于測量步長較小，因此對傳動誤差的瞬態(tài)波動較為敏感。可以用于榆測嚙合齒之間夾雜沙粒，齒面缺陷或者信號干擾等故障。圖2是73200 3#機床的瞬時傳動誤差曲線，可以看出該機床瞬時傳動誤差曲線較為平穩(wěn)，最大瞬時傳動誤差為1．67角秒。

4 累計傳動誤差分析
    累計傳動誤差是指傳動誤差累計值隨測量轉角的變化情況。累計傳動誤差可以用于檢測傳動誤差的周期性波動，通過參考相觸發(fā)采樣，可以將測量轉角與機床坐標中的角位移相對應，便于誤差的定位。
    將采樣周期設為5周，測得該機床C軸傳動鏈的累計誤差曲線如圖3所示，可以看出，累計傳動誤差峰峰值為6．61E-3度，即23．8角秒，其周期性特征較為明顯。從累計傳動誤差曲線上可以清晰地分辨累計傳動誤差最大值、最小值、過零點以及齒形缺陷點的角度位置，為傳動系統修整和補償提供依據。

5 傳動鏈誤差的頻譜特征
    將累計傳動鏈誤差曲線做FFT變換，并將C軸的轉頻作為基頻，得到的頻譜特征如圖4所示：可以看出C軸的1倍頻分量最為明顯，2倍頻和4倍頻分量也有一定體現。從表1可以看出可以得到1倍頻分量對累計傳動誤差貢獻最大，該特征是由于蝸輪或圓光柵安裝偏心所導致，2倍頻和4倍頻分量由于蝸輪的周向誤差引起。

6 結論
    瞬時傳動誤差對傳動誤差的瞬態(tài)波動較為敏感?？梢杂糜跈z測嚙合齒之間夾雜沙粒，齒面缺陷或者信號干擾等故障。而累計傳動誤差可以用于檢測由于蝸輪或圓光柵安裝偏心所導致的傳動誤差周期性波動。通過利用光柵參考相觸發(fā)采樣，可以將測量轉角與機床坐標中的真實角位移相對應，便于誤差的定位。而進一步通過累計傳動誤差的頻譜分析方法，可以找出各特征頻率分量對傳動誤差的貢獻，實現傳動誤差的溯源。
    瞬時傳動誤差及累計傳動誤差方法分析不僅可用于高精度數控機床的在線檢測與分析，而且可以用于評定機床在服役過程中傳動精度的保持情況和關鍵傳動部件的健康狀態(tài)，為運行狀態(tài)的故障溯源及精度衰退規(guī)律研究提供更加豐富的信息。