[特征频率＼&公式＼&内圈旋转频率＼&[fi=N60]＼&[Z]个滚动体在内圈轨道上的通过频率＼&[fBPFI=Z2fi1+dDcosα]＼&[Z]个滚动体在外圈轨道上的通过频率＼&[fBPFO=Z2fi1-dDcosα]＼&滚动体上某一点通过轨道上的通过频率＼&[fBFS=D2dfi1-dDcosα2]＼&保持架旋转频率＼&[fFTF=12fi1-dDcosα]＼&]

　　表1公式中，[N]是主轴的转速（单位：r/min）；[d]是滚珠直径；[D]是节圆直径；[α]是接触角。

　　通过表中公式计算旋转机械的故障频率，将检测到的某个频率的谱线和先验结果对比，确定故障位置和检测结果。知道轴承的以上信息就可求出该轴承的特征频率，在工程上通常使用经验公式初步判断特征频率的频谱，对于8～12个滚珠的轴承：[fBPFO]通常等于滚珠数量的0.4倍，[fBPFI]是滚珠数量的0.6倍，滚珠数量等于[fBPFI]与[fBPFO]的和，而[fFTF]等于[0.4fi。]

　　3 测试结果

　　该主轴装的加工刀具是直径为3/8英寸（9.52 mm）的两刃直铣刀，单功率频谱密度测试结果如图6所示。能量主要集中在[fi=]300 Hz，[2fi=]600 Hz和[4fi=]1.2 kHz的等低频段，高频的能量很少。[fi=]300 Hz处出现最大的幅值，是主轴不平衡的现象；而[2fi]和[4fi]处出现的频率分量是因为转子不对中而产生的。主轴处在稳定工作期，参照GB6075.1 1999标准，该主轴处在C类合格的状态，可以继续在监测中长期工作。

　　图6 单功率谱密度图

　　通过长时间的生产现场总结，生产中对主轴造成冲击通常有以下原因：

　　（1） 余料脱落：加工时的小件已切除余料，无法被负压吸附，而被主轴刀具钻穿作旋转运动， 解决方法是更改刀具路径，提高空行抬刀高度，避开细小的余料。

　　（2） 刀具崩刃：刀具在加工密度板时，会撞上密度板上的砂子和铁钉等硬度较大的杂质，造成刀具快速磨损甚至崩刃，这时主轴处在偏心的状态下继续加工，对轴承产生径向冲击造成损坏。解决方法是降低加工速度，对加工时发生的异响及时停机检查，通过频谱分析观察主轴特征频率频谱是否有改变。

　　（3） 动平衡：刀具、弹簧夹头和螺母是否有损坏，如有，及时更换。

　　（4） 轴向冲击：因为双刃铣刀的钻加工能力较低，加工速度过高或刀具磨损后容易造成轴向的冲击力过大。解决方法是降低钻加工速度。

　　（5） 加工加速度：加工加速度同速度相关，若加工速度在10 m/min内，加速度可在300～600 mm/s2。

　　4 结 语

　　本文使用LabVIEW软件建立了振动测试平台，并在生产环境中使用，总结出几种主轴寿命减少的情况。如果在生产时减少这几种情况的发生，可以在一定程度增加主轴的寿命。

　　参考文献

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