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

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

01 金屬切削機床的結構特點

金屬切削機床的基本結構組成與一般機械沒有太大區(qū)別，通常也是由三大部分組成，即：動力部分（電動機或液壓泵），傳動系統(tǒng)（有齒輪傳動、帶傳動、液壓傳動三種型式）和工作機構（刀具或磨頭）。組成機器的基本零部件，與一般機械也沒有多少差別，主要零件有齒輪、帶輪、滾動軸承、滑動軸承、轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸節(jié)等。下圖是一臺普通車床的結構簡圖，通過它可以幫助我們進一步認識機床的一些特點。

圖2 普通車床結構簡圖

1—動力部分（電動機，被防護罩遮蓋）；2—床頭箱；3—夾頭；4—刀架；5—尾座；6—床身；7—床腿；8—溜板箱；9—進給箱；10—掛輪箱；A—工件；n—工件轉(zhuǎn)速

金屬切削機床在性能結構方面與一般機械不同之處主要表現(xiàn)在：

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

2）為了滿足各種復雜加工工藝的需要，金屬切削機床變速檔次多，變速傳動系統(tǒng)相當復雜，傳動齒輪對密集、變速、變向頻繁。

02 金屬切削機床振動診斷的特點

金屬切削機床在振動診斷方面與其他非加工機械相比有3個顯著特點：

1）“雙高”標準。金屬切削機床振動診斷有兩個高標準：一是判別標準高。因為金屬切削機床是生產(chǎn)機器零件的機器。它們所加工出來的零件尺寸誤差要求一般都很高，有時只是一根頭發(fā)絲的幾分之一，甚至幾十分之一。按一般機械的振動標準根本達不到這樣的要求。所以對機床的振動控制相當嚴格。振動判斷的高標準是機床診斷的一個顯著特點。以普通車床為例，它處于良好狀態(tài)的振動值大概僅為一般機械振動標準的百分之一。

第二要求診斷儀器具有“高分辨率”。機床變速范圍大，傳動鏈上齒輪傳動對很多，有時各檔轉(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，要求儀器具有很高的頻率分辨率才能辨識清楚。

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

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

影響機床精度的因素主要有三個：一是傳動系統(tǒng)（包括電動機、傳動帶和齒輪機構）；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）。如果機床出故障，主要應從這三個方面去尋找原因。

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