摘要：在社会经济快速发展和进步的背景下，机电一体化设备在各行业中获得了广泛应用，显著提升了机械设备的生产效率。结合实际可发现，钛合金属于活泼金属，比热系数较低，传递导率小，这是一种比较难加工的材料，因此针对钛合金加工主要采用机电一体化设备。但在机电一体化设备加工钛合金中，受到多方面因素的影响会出现各种故障，会对生产进度产生影响，甚至会造成生产停滞，继而会带来较大的损失。基于此，为最大化降低故障产生的影响和危害，在加工过程中应注重金属机械故障诊断技术应用。

　　关键词：机电一体化设备；钛合金；金属机械；故障诊断技术；应用分析

　　近些年，在科学技术水平不断提升的背景下，机电一体化技术在各行业中获得了广泛的应用，取得了显著的应用价值。经了解实际可发现，在生产加工中应用这一技术能够显著提高生产效率，为保障具体生产效率和质量需要重视机电设备以及相关性能。但在具体生产中受到多方面因素的影响，机电一体化设备会出现各种故障现象，由此会影响加工效率、质量与安全。因此，在实际生产加工中应注重相关诊断技术的应用以及时发现并处理运行中存在的故障和隐患，从而保障生产运行的安全性、有效性、稳定性。

　　1金属机械故障诊断技术探究

       1.1设备故障

　　简单来说，钛合金是多种钛与其他金属制成的合金金属，有着弹性变形大、硬度高、导热系数低、塑性低和弹性模量低等特征，也是基于这些特征加工钛合金是一项高难度的加工工艺，对机电一体化设备提出了更高的要求。但结合实际可发现，在加工过程中金属机械故障可能会导致设备停机、产量下降甚至造成安全事故，因此需要及时进行故障分析和修复。结合实际可发现，钛合金加工中常见的设备故障如下所示。

　　（1）切削刀具损坏。钛合金是一种高强度、高硬度的金属材料，会对刀具产生较大的磨损和损坏，如果刀具选择不当或者磨损严重可能会导致切削不良、工件表面粗糙等问题。为降低这些现象的发生率以及降低故障产生损失率，在加工中需要检查刀具的选择和磨损情况，及时更换或修复刀具。

　　（2）加工振动问题。由于钛合金的硬度高，加工过程中会产生较大的振动和冲击力，可能会导致设备的结构受力不均匀、轴承损坏等问题。为减少振动问题可以采取增加刚性支撑、优化切削参数、加装减振装置等措施，同时在生产中要注重故障诊断技术的应用。

　　（3）润滑和冷却问题。钛合金加工过程中会产生较高的温度，如果润滑和冷却不足会导致刀具过热、工件变形等问题。此时需要检查润滑冷却系统的工作状态，及时更换润滑剂和冷却剂。

　　（4）电气系统故障。机电一体化设备中的电气系统也可能会出现故障，如电机过载、接线松动等问题会影响设备的正常运行，因此在发现电气故障时需要及时进行排查和修复。

　　1.2故障诊断技术

　　简单来说，机电一体化设备的整体构造比较复杂，其中涉及的零部件数量较多，技术含量也会因此提高。结合实际加工可发现，钛合金有着弹性变形大、硬度高、导热系数低、塑性低和弹性模量低等特征，在具体加工中会对设备产生较大的影响，尤其是切削处理方面。与此同时，受到钛合金加工特征的影响，在具体加工中机电一体化设备发生故障的概率显著增加，加工生产质量和效率也会受到较大的影响。但由于这一设备不具备自我诊断功能，因此在故障维护和预防中存在不到位现象，相应的设备运行稳定性和安全性也会受到较大的影响。此外，在钛合金的加工中会发现这一材料的导热性较差，加工中表面的温度达到600℃则会对刀具产生影响，磨损的概率显著提高。并且加工中零件的表面会形成0.1mm～0.15mm厚度的氧化层，整体的加工难度会显著增加，且刀具的磨损和消耗也会因此增加，加工效率降低。综合上述观点的分析可发现，在机电一体化设备加工钛合金过程中，因钛合金特征影响而出现较高的磨损率和故障率，所以注重故障诊断技术的应用很有必要。在这一技术的支持下能够对故障类型、原因等进行排查和处理，同时还能够形成相应的维护与维修记录，由此能够为后续工作更好进行提供支持。

　　2金属机械故障诊断技术价值分析

       2.1显著提高加工有效性和稳定性

　　结合上述观点的分析可发现，在钛合金加工过程中会出现各种故障，不能及时发现并处理则会对机电一体化设备加工产生不利的影响。鉴于此，在生产加工过程中积极引入金属机械故障诊断技术，能够对加工过程中的信号进行监控（如声音、振动、温度等），可以早期发现机床或刀具的潜在故障，防止或减少机床故障导致的加工中断，这样可以确保加工过程的连续性。并且故障诊断技术可以帮助确定机床或刀具的最佳维护和更换时间，可以避免因磨损导致的加工精度下降和生产效率损失。与此同时，在诊断技术的支持下能够识别和预测机床的振动、热变形等稳定性问题并进行有效处理，而且通过对机床精度的实时监控可以快速响应并调整，由此能够维持加工精度，特别是在加工复杂或高精度的部件时。此外，故障诊断系统可以与控制软件结合，通过自动调整加工参数能够适应机床或刀具性能的变化，可以保持加工过程的稳定性。

　　2.2延长机电一体化设备使用寿命

　　机电一体化设备在加工钛合金时由于工作环境的恶劣和材料的高强度、高硬度等特点的影响，设备零部件的磨损、腐蚀、变形和断裂等故障现象更为常见，因此采用金属机械故障诊断技术具有显著的应用意义。结合实际管理可发现，通过故障诊断技术可以对机电一体化设备进行实时监控，能够及时发现微小的故障迹象，实现预防性维护并避免重大故障的发生。在故障诊断技术的支持下，利用振动、温度、油样分析及无损检测等故障诊断技术，可以准确判断出故障的类型和位置，相较传统的被动维修模式更能保障设备的稳定运行。此外，通过故障诊断技术可以大幅度减少因故障导致的停机时间，其中快速诊断和维修意味着设备停机时间短，生产效率高，这样可以提高总体设备效率。故障诊断技术有助于确保设备的正常运行，借此可以提高钛合金等材料的加工质量和生产安全性，减少因设备故障导致的质量问题，显著降低了生产事故的发生风险。

　　2.3提升加工产品的质量和可靠性

　　简单来说，钛合金因其优异的性能被广泛应用于航空航天、医疗等领域，但由于其加工难度大对加工质量要求极高，如何提升钛合金加工质量始终是社会发展中重点研究的内容。基于钛合金的具体特征，在其生产加工中应用金属机械故障诊断技术能实时监控设备状态，一旦检测到异常能够及时调整加工参数，这样可以避免因设备故障导致的加工缺陷，有助于提升产品的整体质量。而且在生产线中设备的稳定运行是保障生产连续性的关键，通过故障诊断技术可以提前发现潜在的故障隐患并进行预防性维护，这样可以减少意外停机时间，确保生产的稳定性。与此同时，在金属故障诊断技术的支持下，能够基于技术优势对机电设备进行实时监控和故障诊断，可以针对性地进行维护和修复，这样可以避免不必要的全面维修，有利于减少维护成本。在加工过程中若设备出现故障可能会造成安全事故，而故障诊断技术可以有效预警保障操作人员安全。

　　3金属机械故障诊断技术的具体应用

       3.1故障检测任务

　　（1）故障检测。故障检测是故障诊断技术的第一步，其中可以在传感器和监测设备的支持下实时收集设备加工中产生的各项数据，随即将收集到的数据进行传输、整合处理，由此能够分析故障类型等相关信息。

　　（2）故障类型判断。根据收集到的数据故障诊断系统会运用人工智能、机器学习等算法对数据进行处理和分析，从而判断出故障的类型，常见故障类型包括磨损、断裂、变形、松动等。

　　（3）故障定位。一旦确定了故障的类型，故障诊断系统会进一步定位故障的具体位置。通常需要借助高级的图像处理技术和三维建模技术，已确定设备发生的故障部位。

　　（4）故障恢复。故障诊断技术的最终目的是帮助设备恢复正常运行。在确定了故障的类型和位置后，故障诊断系统会根据设备的工作原理和结构特点，提出相应的维修方案或建议，如更换零件、调整参数、重新配置等。

　　除以上内容外，在实际的诊断过程中需要对设备的信号进行分析，基于此，能够了解设备的运行情况。在故障诊断时需要先关注诊断对象的原始信号，其中需要进行测试处理，由此能够获得相应的诊断信息，这样就可以从中分离出可以分析和诊断故障类型和位置的信号，对后续故障处理工作能够提供支持。在上述步骤完成后则需要根据模式进行征兆处理，实现状态的有效识别，若是没有发生故障则能够通过滤波和时序模型进行处理，由此能够实现预防性管理和维护。若是发生了故障则可以通过模式识别、信号分析等进行分析，这样能够明确故障类型、故障位置以及具体原因等，基于这些信息可以进行有效管理，相应的设备故障也能够得到及时处理和解决，有助于确保生产安全性、稳定性。

　　3.2故障判断方法

　　在故障的诊断中可以分析是否有故障提示，将其可以分为诊断指示故障与无指示故障。其中诊断指示故障的机电一体化设备具有自诊断功能，在加工中产生故障会发出警报并进行说明，针对这一故障可以结合操作手册进行具体原因的分析，有助于提高故障处理的效率和质量。无指示故障则说明设备不具有自诊断功能，不能进行故障的报警提示，需要依靠人工经验进行管理。

　　通过分析发现，依据是否会对机床以及工件产生损坏可以细化为破坏性和非破坏性故障。其中前者是指会对工件和机床产生破坏，威胁生产安全和质量，因此需要在故障处理中进行根治性处理，以防止故障再次发生。后者则是指不会对工件和机床产生影响，所以故障处理只需要明确原因并进行排除即可。

　　其中可以依据故障发生的频率进行管理，基于偶发性特点可以分为系统性和偶然性故障。其中前者是指在设备运行中符合一定的发生条件则会出现故障，这一现象的处理方法比较简单。后者的发生频率较低，分析和处理的难度也会增加，同时该类型故障与工件、机床结构和工作特性等因素密切相关。

　　3.3专家系统

　　在机电一体化设备加工钛合金等难加工材料时，金属机械故障诊断技术的应用至关重要，在诊断技术的支持下，能够显著提高生产准确性、安全性和稳定性，对保障加工质量和生产安全具有重要意义。专家系统作为一种先进的故障诊断技术，在此领域中发挥着重要作用，这一系统中融合了众多专家知识以及解决钛合金加工过程中设备出现问题的解决经验，将专家系统应用在故障处理中能够显著提高处理效率。

　　3.3.1具体应用

　　专家系统在钛合金加工生产中有着显著的应用价值，并且取得了较好的诊断处理实效。如钛合金加工中刀具材料大多采用硬质合金、合理的钻头刃模；加大顶角、减少外缘前角、增大外缘后角，倒锥加大至标准钻头的2倍～3倍。或者加工中及时清除切屑，并注意切屑形状和颜色等，由此能够更好地解决机电一体化的设备故障，对保障生产质量和安全性有着积极的作用。

　　3.3.2应用优势

　　结合实际可发现，专家系统在机电一体化加工中有着显著的应用优势，其中较为显著的优势即为操作简单、可控性强以及系统稳定性高等，也是基于这些优势，专家系统能够显著提高机电一体化设备的加工质量。其中在加工生产中应用专家系统可以对生产加工中的信息进行分析、总结与归类，同时在整个处理中的接口装置需要全程采集，并对信号实现有效的采集和处理，在这一过程中可以将有用信息进行存储处理，对后续工作进行具有积极的作用。结合上述观点分析可发现，在钛合金加工中发生故障的概率较高，可以采用离线方式，实现故障的精确诊断，显著提高诊断有效性。

　　3.3.3应用要点

　　数据收集与分析。专家系统可以通过传感器、监控系统等收集设备的运行数据，包括振动、温度、压力、声发射等信号。这些数据被送入专家系统进行分析，能够识别潜在的故障模式。

　　故障模式识别。专家系统利用预先编程的知识库和推理机可以分析收集到的数据。其中知识库中包含了大量关于钛合金加工过程中可能出现的故障模式和诊断规则，推理机则根据这些规则和数据进行推理，可以判断设备是否存在故障。

　　故障诊断与预测。通过故障模式识别专家系统能够对设备的故障进行诊断，并预测故障的发展趋势，这对制定维修策略和实现预防性管理具有重要意义。

　　维修建议与决策支持。专家系统不仅诊断故障，还能根据诊断结果提供相应的维修建议。这些建议可以帮助维修人员快速准确地解决问题，既能够减少停机时间，又能够提高生产效率。

　　自适应学习与优化。专家系统具有自学习能力，能够不断从新的数据和故障案例中学习和优化，这使得专家系统能够适应不同的加工环境和材料，有助于提高故障诊断的准确性和效率。

　　专家知识的集成与应用。除以上要点外，专家系统可以将多领域的专业知识集成在一起，使得不同领域的专家能够共同为设备的故障诊断和维护提供支持，由此能够显著提升生产加工效率和质量。

　　4结语

　　综上所述，金属机械故障诊断技术在机电一体化设备加工钛合金的过程中起到了重要作用，其中基于故障检测任务、故障判断方法和专家系统能够显著提高钛合金加工设备的生产质量和效率，积极作用显著。钛合金以其优异的耐腐蚀性、高强度、低密度等特点在航空、航天等领域得到广泛应用，但其加工难度大对机床设备和加工工艺提出了更高的要求。鉴于此，在未来的生产加工中应注重先进技术的应用，如可以利用现代通信技术（如物联网、云计算等）实现数据的远程传输和集中分析，提高故障诊断的实时性和准确性，同时，应定期对设备进行维护和检查，并结合实际生产情况不断优化故障诊断模型，以更好地适应复杂的加工环境。