金属切削机床被称为工作母机，即“生产机器”的机器，按其工作性质不同，分为多种类型，应用最普遍的是车床，其次是钻床、磨床、镗床、铣床、刨床，以及滚齿机等专用设备。

大多数金属切削机床都是旋转机械，具有旋转机械的基本特征，其故障类型及其特征、振动信号的测量分析方法等都与旋转机械诊断没有多少区别。但是由于金属切削机床的工作性质和所承担的任务与一般机械有很大的差别，所以它又有与一般机械不同之处。认识了解金属切削机床的特点是做好机床诊断的必要准备。

01 金属切削机床的结构特点

金属切削机床的基本结构组成与一般机械没有太大区别，通常也是由三大部分组成，即：动力部分（电动机或液压泵），传动系统（有齿轮传动、带传动、液压传动三种型式）和工作机构（刀具或磨头）。组成机器的基本零部件，与一般机械也没有多少差别，主要零件有齿轮、带轮、滚动轴承、滑动轴承、转轴、联轴节等。下图是一台普通车床的结构简图，通过它可以帮助我们进一步认识机床的一些特点。

图2 普通车床结构简图

1—动力部分（电动机，被防护罩遮盖）；2—床头箱；3—夹头；4—刀架；5—尾座；6—床身；7—床腿；8—溜板箱；9—进给箱；10—挂轮箱；A—工件；n—工件转速

金属切削机床在性能结构方面与一般机械不同之处主要表现在：

1）整机稳定性好。为了保证金属切削机床的加工精度，要求它具有高度的稳定性，所以机身一般都做成箱体结构，在各个方面的刚性都很高，致使机床内部故障引起的一般异常振动在机器表面的反映很不明显。

2）为了满足各种复杂加工工艺的需要，金属切削机床变速档次多，变速传动系统相当复杂，传动齿轮对密集、变速、变向频繁。

02 金属切削机床振动诊断的特点

金属切削机床在振动诊断方面与其他非加工机械相比有3个显著特点：

1）“双高”标准。金属切削机床振动诊断有两个高标准：一是判别标准高。因为金属切削机床是生产机器零件的机器。它们所加工出来的零件尺寸误差要求一般都很高，有时只是一根头发丝的几分之一，甚至几十分之一。按一般机械的振动标准根本达不到这样的要求。所以对机床的振动控制相当严格。振动判断的高标准是机床诊断的一个显著特点。以普通车床为例，它处于良好状态的振动值大概仅为一般机械振动标准的百分之一。

第二要求诊断仪器具有“高分辨率”。机床变速范围大，传动链上齿轮传动对很多，有时各档转速很接近，甚至是无极变速。因此各对齿轮的啮合频率及其边频很接近，在作频率分析时，要求仪器具有很高的频率分辨率才能辨识清楚。

2）金属切削机床的故障信息载体与一般机械有所不同。加工工件的质量是反映机床状态的重要信息源。反映机床状态的故障信息常常从加工工件的精度、表面粗糙度方面表现出来。而一般机械发生故障的宏观表现主要从机器的二次效应（如振动、噪声、温度等参数值）表现出来。故一旦发现机床所加工的产品精度（尺寸精度和形位精度）或表面粗糙度达不到要求，在排除人为因素之后，主要都是从机床本身的运行状态去找原因。很可能是机床的某个部位出了毛病。大量的诊断实例表明，从加工零件的质量上去分析机床的运行状态，是诊断机床的主要思路。

3）精度诊断是机床诊断的重点。一般来说，机床的故障诊断包含两方面的内容，其一是直接诊断机床各零部件的状态；另一方面是从分析机床精度下降的原因去分析诊断机床存在的问题。通常情况下，当机床的加工误差严重超差，甚至失去正常加工能力时，即认为机床存在故障，或是机床零件严重磨损、损坏，或是各零部件相互间的传动关系或位置关系发生了变化。

影响机床精度的因素主要有三个：一是传动系统（包括电动机、传动带和齿轮机构）；二是工件系统（包括夹具）；三是刀具系统（包括刀杆、刀架等）。如果机床出故障，主要应从这三个方面去寻找原因。

机床零部件常见的失效形式主要有：磨损、点蚀、塑变、胶合、断裂、拉毛、质心偏移（不平衡）、松动、间隙过大、不对中等。机床故障的振动类型以准周期振动为主，约占75%。