數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷研究

登封市環(huán)境保護(hù)局 任瑞紅

國(guó)投新登鄭州煤業(yè)有限公司 韓曉麗

數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷研究

登封市環(huán)境保護(hù)局 任瑞紅

國(guó)投新登鄭州煤業(yè)有限公司 韓曉麗

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各級(jí)零部件往往會(huì)受到外部作用力、熱能作用力、摩擦作用力和機(jī)械性作業(yè)磨損等因素的影響，使原本設(shè)置較為緊密的零部件傳動(dòng)副的間距不斷擴(kuò)大，運(yùn)動(dòng)件聯(lián)結(jié)頻頻松動(dòng)。各個(gè)機(jī)械零部件在機(jī)械加工和作業(yè)中相互振動(dòng)或猛烈撞擊，致使整個(gè)數(shù)控機(jī)床的加工效率與作業(yè)精度受到影響，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)數(shù)控機(jī)床將無(wú)法繼續(xù)生產(chǎn)、加工，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。筆者認(rèn)為，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床故障的診斷作業(yè)，可以有效維護(hù)數(shù)控機(jī)床的整體使用功效。

一、數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊以及狀態(tài)檢測(cè)與遠(yuǎn)程診斷軟件構(gòu)成。該系統(tǒng)可以完成對(duì)數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障的診斷及服務(wù)處理工作。

二、數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)的功能

1.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊在整個(gè)數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)中，肩負(fù)著對(duì)各種系統(tǒng)所獲取的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與轉(zhuǎn)化的任務(wù)。它能夠?qū)/D數(shù)據(jù)采集卡所采集到的數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的數(shù)據(jù)，按照一定的格式進(jìn)行打包，方便后期的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊還能為整個(gè)數(shù)控機(jī)械故障診斷系統(tǒng)提供相應(yīng)的故障診斷結(jié)構(gòu)。根據(jù)其診斷結(jié)果，可以采取相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)接口函數(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)的控制，合理調(diào)整數(shù)控機(jī)械系統(tǒng)的參數(shù)。

2.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸塊設(shè)置在數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)的上層軟件中，是為了能夠?qū)τ删W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊所發(fā)出的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)接收與傳輸，并將所接受到的各種打包數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解包處理，統(tǒng)一地存放到軟件系統(tǒng)所指定的采集數(shù)據(jù)緩沖器中。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊還能夠完成對(duì)存放在緩沖區(qū)域中未接收的各種參數(shù)、信息的診斷，及時(shí)、全面地進(jìn)行掃描、分類和回傳報(bào)告。

3.網(wǎng)絡(luò)診斷服務(wù)程序。遠(yuǎn)程診斷服務(wù)系統(tǒng)為機(jī)床故障的分析和診斷提供了一個(gè)方便有效的工具。該系統(tǒng)可以計(jì)算被診斷齒輪箱和電動(dòng)機(jī)組的各種特征頻率，其中包括電動(dòng)機(jī)和機(jī)械兩部分。當(dāng)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)特征頻率計(jì)算時(shí)，需輸入交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子槽數(shù)、定子槽數(shù)、電動(dòng)機(jī)型號(hào)及電源頻率等參數(shù)；當(dāng)進(jìn)行機(jī)械部分特征頻率計(jì)算時(shí)需輸入軸的轉(zhuǎn)速、軸承外徑、軸承內(nèi)徑、齒輪齒數(shù)、電源頻率及軸號(hào)等參數(shù)。

4.狀態(tài)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程機(jī)械診斷軟件系統(tǒng)。為了確保數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)性能真實(shí)、有效地檢測(cè)和診斷作業(yè)，研究人員需要在整個(gè)故障診斷軟件系統(tǒng)中配備一種經(jīng)過(guò)詳細(xì)處理和篩選的數(shù)控機(jī)床典型故障頻譜圖。頻譜圖以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊所提供數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)性能進(jìn)行故障診斷。在診斷時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)對(duì)各種故障信號(hào)進(jìn)行頻譜與FFT分析，之后在系統(tǒng)預(yù)存故障診斷的知識(shí)庫(kù)里對(duì)這些故障進(jìn)行檢索對(duì)比，最終判定出數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障的診斷結(jié)構(gòu)。

三、數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)如下。

1.降低了企業(yè)損失。

（1）數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，可以幫助作業(yè)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床存在的故障點(diǎn)與安全隱患，使數(shù)控機(jī)床養(yǎng)護(hù)、維修作業(yè)具有預(yù)知性。

（2）縮短數(shù)控機(jī)床因大規(guī)模檢修、更換作業(yè)造成的機(jī)床停機(jī)的時(shí)間。

（3）數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)可能發(fā)生的各種突發(fā)性故障進(jìn)行有效控制，進(jìn)一步提升整個(gè)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工效率。

總之，當(dāng)數(shù)控機(jī)床作業(yè)人員在發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床因各種運(yùn)行故障而無(wú)法進(jìn)行停機(jī)操作時(shí)，能夠在數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)的指導(dǎo)下，對(duì)機(jī)床的故障性加工作業(yè)進(jìn)行有效控制，從而降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害。

2.提高了人員的專業(yè)知識(shí)。數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)有特殊的編程程序，能夠使終端用戶在進(jìn)行系統(tǒng)操作過(guò)程中，建立起對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)備使用技術(shù)的基本能力。數(shù)控機(jī)床設(shè)備軟件系統(tǒng)最核心的構(gòu)成部分，可以提升整個(gè)數(shù)控機(jī)床加工作業(yè)使用效率的目的。如，一線操作員工作為數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)行作業(yè)與遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)連接線時(shí)，可以在系統(tǒng)操作過(guò)程中學(xué)習(xí)到較為全面的數(shù)控機(jī)床制造、操作的專業(yè)知識(shí)。

3.增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)θ斯るy以發(fā)現(xiàn)的各種數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)部的故障進(jìn)行精確地判斷和分析，幫助作業(yè)人員進(jìn)行合理地維護(hù)和養(yǎng)護(hù)。

（2）能夠輔助專業(yè)人員根據(jù)遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)所提供的故障發(fā)生的頻率、影響程度等，合理地對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，使機(jī)床能夠在保質(zhì)、保產(chǎn)的情況下超預(yù)期運(yùn)行。

總之，數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，不僅為機(jī)床制造廠商帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)省了人工的開(kāi)支，還為機(jī)床各項(xiàng)性能指標(biāo)的跟蹤、監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)了便捷。

四、結(jié)論

當(dāng)前數(shù)控機(jī)床在故障維修作業(yè)中存在的問(wèn)題，從本質(zhì)上看是由于故障原因查找、判斷不精確所造成的。應(yīng)用數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，可以快速發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械故障，保證數(shù)控機(jī)床的高效運(yùn)行，進(jìn)而促使整個(gè)數(shù)控機(jī)床設(shè)備在制造、加工行業(yè)中又好又快地向前發(fā)展。