探討數(shù)控車(chē)床故障分析與提高可靠性的措施

郭俊亮

摘 要：通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)控車(chē)床的分析統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，利用定時(shí)結(jié)尾的方法來(lái)收集國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的數(shù)控車(chē)床故障的具體數(shù)據(jù)，并檢驗(yàn)數(shù)控車(chē)床出現(xiàn)故障的間隔時(shí)間所組成的函數(shù)式，從而確定故障時(shí)間的準(zhǔn)確分布模型。詳細(xì)分析數(shù)控車(chē)床的故障形式以及故障影響，探討數(shù)控車(chē)床出現(xiàn)故障的主要原因，并針對(duì)子系統(tǒng)及部件可靠性的提出幾點(diǎn)建議，以此來(lái)增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)車(chē)床的可靠性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床；故障分析；可靠性

中圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）32-0088-02

對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，數(shù)控車(chē)床是一種十分重要的裝備，其可靠性可對(duì)國(guó)家的制造技術(shù)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著直接影響?，F(xiàn)代化工業(yè)制造技術(shù)的進(jìn)步不但需要數(shù)控車(chē)床具備一定的自動(dòng)化功能，還需要其功能與性能具備高度的保障性、可靠性、維修性及維持性。數(shù)控系統(tǒng)可靠性的多少也決定著數(shù)控機(jī)床可靠性的程度，數(shù)控車(chē)床故障形式及故障影響是進(jìn)行可靠性分析的重點(diǎn)內(nèi)容，亦是提高產(chǎn)品可靠性的有效途徑。

1 數(shù)控車(chē)床數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)

1.1 數(shù)控車(chē)床數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)

1.2 數(shù)控車(chē)床故障分布時(shí)間的確定

2 數(shù)控車(chē)床可靠性的分析

2.1 某型號(hào)數(shù)控車(chē)床的檢驗(yàn)

我們選取45°高剛性?xún)A斜床身來(lái)對(duì)數(shù)控車(chē)床進(jìn)行檢驗(yàn)與考核，該類(lèi)車(chē)床的剛性強(qiáng)、精度高，能夠有利于實(shí)現(xiàn)恒速切割以及調(diào)速，且啟動(dòng)、暫停及停止的速度快，每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)均安裝循環(huán)裝置以便定量潤(rùn)滑，產(chǎn)品的熱變形與溫升相對(duì)較小，并可用程序來(lái)控制尾臺(tái)套筒的伸縮。該型號(hào)的數(shù)控車(chē)床能夠?qū)Χ囝^螺紋、公英制螺紋、圓弧及支線(xiàn)進(jìn)行加工，尤其適用于精度高、形狀復(fù)雜的盤(pán)類(lèi)及軸類(lèi)零件。

2.2 故障分布事件模型的假設(shè)檢驗(yàn)及參數(shù)估計(jì)

2.3 數(shù)控車(chē)床的故障模式、影響分析

2.3.1 數(shù)控車(chē)床故相關(guān)故障數(shù)據(jù)的整理

2.3.2 數(shù)控車(chē)床的故障分析

其次，數(shù)控車(chē)床故障模式的詳細(xì)分析。由表2可見(jiàn)，車(chē)床出現(xiàn)幾何精度過(guò)大的頻率相對(duì)較高，這主要是因?yàn)閄軸的絲杠以及拖板內(nèi)出現(xiàn)間隙而導(dǎo)致。除此之外，零部件損壞對(duì)數(shù)控車(chē)床的影響也不容忽視，而出現(xiàn)這一問(wèn)題的主要原因在于絲杠擠死。

2.3.3 數(shù)控車(chē)床的子系統(tǒng)故障與原因

經(jīng)過(guò)上文的研究得出，數(shù)控車(chē)床的Z軸給進(jìn)系統(tǒng)、X軸給進(jìn)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)這四個(gè)子系統(tǒng)及其部件發(fā)生故障的頻率較高，因此著重分析這4個(gè)子系統(tǒng)的故障類(lèi)型、故障原因及其分類(lèi)，得出：Z軸系統(tǒng)的常見(jiàn)故障類(lèi)型有基礎(chǔ)件震動(dòng)、預(yù)緊結(jié)構(gòu)松動(dòng)、零部件損壞這三種，并以零部件損件故障最為常見(jiàn)。而導(dǎo)致該系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要原因有系統(tǒng)部件松動(dòng)或卡??；而X軸系統(tǒng)的故障類(lèi)型僅此一種即幾何精度過(guò)大。引發(fā)該類(lèi)型故障的主要因素在于機(jī)械，其中不穩(wěn)定的加工精度是因?yàn)榈都芊磸?fù)定位以及車(chē)床傳動(dòng)的誤差精度而導(dǎo)致，這主要表現(xiàn)在裝配不良、滾珠絲杠螺母松動(dòng)等方面；另外，電氣系統(tǒng)的故障通常表現(xiàn)在電纜或線(xiàn)路的短路，以及零部件的松動(dòng)，其誘發(fā)因素在于元器件受損及過(guò)載；最后，幾何精度過(guò)大是轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)故障的主要表現(xiàn)形式，這主要是元器件受損而造成的。

3 提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床可靠性的相關(guān)措施

3.1 注重早期故障的排除分析

隨著早期故障在數(shù)控車(chē)床中的潛伏，給車(chē)床用戶(hù)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，也嚴(yán)重?fù)p害了國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家的信譽(yù)。因此，廠(chǎng)家應(yīng)重視數(shù)控車(chē)床早期故障的檢驗(yàn)、分析以及排除，使故障隱患泯滅于搖籃之中，實(shí)現(xiàn)早期故障階段向偶然故障階段的跨越，讓用戶(hù)能夠增加對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床的信心。

3.2 全面完善車(chē)床的可靠性設(shè)計(jì)

針對(duì)電氣系統(tǒng)，可選取模板化設(shè)計(jì)方案，并按照用戶(hù)的不同需求來(lái)增設(shè)新模板。慎重選用電氣零部件，結(jié)合用戶(hù)的相關(guān)反饋經(jīng)過(guò)層層篩選來(lái)確定要使用的零部件，并且堅(jiān)決替換容易產(chǎn)生故障的電氣件。嚴(yán)格規(guī)范產(chǎn)品工藝規(guī)程及其零件圖樣中的尺寸精度，優(yōu)化鎖緊信號(hào)的發(fā)信結(jié)構(gòu)，防止頂齒卡死現(xiàn)象的發(fā)生。完善刀具和工件冷卻系統(tǒng)，根據(jù)刀具的具體位置來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水，進(jìn)一步增強(qiáng)冷卻刀具以及工件的可靠性，防止冷卻液的浪費(fèi)。優(yōu)化潤(rùn)滑系統(tǒng)，采取單線(xiàn)阻尼系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行供油，使?jié)櫥Ч_(dá)到最佳。

3.3 強(qiáng)化關(guān)鍵工序以及裝配控制

導(dǎo)致數(shù)控車(chē)床故障的原因大多和關(guān)鍵工序及裝備有關(guān)，因此為了提高車(chē)床的可靠性，有必要強(qiáng)化關(guān)鍵工序及裝配過(guò)程的控制。例如：主軸這一重要部件，在其加工工序中應(yīng)注重對(duì)加工機(jī)械精度的控制，并定時(shí)檢查該機(jī)械的精度；運(yùn)用檢具或模具來(lái)對(duì)主軸主要加工面以及配合面的形狀、尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制；仔細(xì)檢查每道關(guān)鍵工序；定時(shí)校對(duì)檢具、量具的精度。而電氣裝配的強(qiáng)化措施有：進(jìn)行裝配時(shí)仔細(xì)核對(duì)每件器件及元件的規(guī)格、型號(hào)；接線(xiàn)時(shí)確保每個(gè)接頭點(diǎn)牢固及具體位置準(zhǔn)確；反復(fù)進(jìn)行接地絕結(jié)緣電阻的安全實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)。另外，還要特別注意絲杠的裝配，應(yīng)確保其防護(hù)罩殼精確到位，嚴(yán)格控制密封部件及防護(hù)板的安裝質(zhì)量。

3.4 確保重點(diǎn)配套件的可靠性水平

高質(zhì)量的配套件是確保車(chē)床可靠性的關(guān)鍵，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，有超過(guò)60%以上的數(shù)控車(chē)床故障在于外購(gòu)件的質(zhì)量不高，因此，可通過(guò)優(yōu)化采購(gòu)方案，強(qiáng)化入庫(kù)及安裝前篩選、檢驗(yàn)來(lái)提高配套件的可靠性。

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