针对滚动轴承未知新故障误判影响轴承安全性和检修效率的问题，提出了一种基于改进灰狼算法（GWO）和轻量级梯度提升机（LightGBM）的故障诊断模型，实现已知/未知故障的高精度判别。为避免单一尺度下特征提取的缺失，对滚动轴承振动信号分别提取时域、频域和小波域特征建立多域特征集。设计了带未知新故障判别机制的GWO-LightGBM模型，并构造含有Halton序列和模拟退火策略的GWO实现了模型参数有效优化。实例试验结果表明，模型对已知和未知类故障平均识别率达99.57%,10次随机试验平均识别率分别比单一分类模型逻辑回归（LR）、最近邻分类器（KNN）和支持向量机（SVM）高21.98%、17.00%、9.27%，验证了模型的有效性和优越性，能高准确率地识别出已知或以前从未出现的新故障。