關(guān)于數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的分析及提升策略

劉衛(wèi)星，趙慶

（海天國華（大連）精工機(jī)械有限公司,遼寧 大連 116300）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床因其高精度、省時(shí)間、質(zhì)量佳以及柔性好等優(yōu)勢(shì)，在裝備制造業(yè)的發(fā)展過程中，發(fā)揮著十分重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的功能也越來越完善，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。與此同時(shí)，用戶在數(shù)控機(jī)床使用可靠性方面也提出了更高的要求。在這種情況下，要想滿足用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用要求，就要不斷地提升數(shù)控機(jī)床的可靠性。

1 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的重要性

1.1 可以滿足數(shù)控機(jī)床市場的發(fā)展需求

近年來，在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展過程中，煤炭領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域、鋼鐵領(lǐng)域、房地產(chǎn)領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域以及化工領(lǐng)域、建材領(lǐng)域等的發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。這些以重工業(yè)為基礎(chǔ)的領(lǐng)域發(fā)展極大地帶動(dòng)了機(jī)床市場的發(fā)展，提高了對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求。我國數(shù)控機(jī)床有著非常廣泛的發(fā)展前景。但是，分析現(xiàn)階段國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床的發(fā)展情況，發(fā)現(xiàn)雖然中檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展有著明顯的進(jìn)步，但是，其所占的市場份額依然十分有限。另外，各種新型科學(xué)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，使得數(shù)控機(jī)床的功能得到了明顯的完善，提高了數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的重要性。在未來的很長一段時(shí)間內(nèi)，數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用也必將越來越廣泛。在這種情況下，數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域也必然有著極為廣闊的發(fā)展前景。而提高數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，在滿足數(shù)控機(jī)床市場發(fā)展需求方面，發(fā)揮著十分重要的作用。

1.2 降低數(shù)控機(jī)床的故障率

近年來，我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展依然存在著很多問題，例如，缺乏較強(qiáng)的自主開發(fā)能力，缺乏先進(jìn)性的功能部件，沒有較高的產(chǎn)品自動(dòng)化水平，數(shù)控機(jī)床的可靠性與精度保持性整體偏低等。這些問題的存在，不僅降低了數(shù)控機(jī)床的可靠性與性能穩(wěn)定性，還對(duì)我國數(shù)控機(jī)床的銷售與發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。雖然國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)MTBF 基本在10000H 以上，但國際上先進(jìn)企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)MTBF 已經(jīng)高達(dá)80000H。也就是說，與國外先進(jìn)的數(shù)控水平相比，我國的數(shù)控技術(shù)還十分落后。另外，雖然我國的機(jī)床工業(yè)較之以前有了明顯的變化，每年的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)量超過千臺(tái)，但是，我國的機(jī)床水平還是整體偏低。

一些用戶在使用過程中，并不能對(duì)數(shù)控機(jī)床的簡單故障進(jìn)行準(zhǔn)確而正確的判斷。一些數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家也沒有做好相應(yīng)的售后服務(wù)，所以數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的開動(dòng)率并不高。在我國工業(yè)化發(fā)展對(duì)數(shù)控機(jī)床需求逐漸增大，但國內(nèi)數(shù)控技術(shù)又十分有限的形勢(shì)下，國外的數(shù)控機(jī)床涌入我國市場，并占據(jù)較大的市場份額。在這種情況下，要想降低我國數(shù)控機(jī)床的故障率，提升我國數(shù)控機(jī)床的市場份額，就要加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的分析。

1.3 為民族裝備制造業(yè)的振興打好基礎(chǔ)

提升數(shù)控機(jī)床的可靠性，不僅可以改善數(shù)控機(jī)床的使用現(xiàn)狀，增強(qiáng)人們對(duì)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的使用信心，還可以對(duì)我國數(shù)控機(jī)床市場的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生積極性向，縮短我國與國外發(fā)達(dá)國家數(shù)控技術(shù)水平的差距。所以，提升數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，促進(jìn)我國數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定發(fā)展，在改善國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床工業(yè)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)民族裝備制造業(yè)振興方面有著積極的作用。

2 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的影響因素

2.1 電源的影響

分析我國數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障的原因，主要與電源出現(xiàn)問題，或者電源干擾信號(hào)的正常傳導(dǎo)有著直接的關(guān)系。因?yàn)閺?qiáng)電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生明顯的脈沖噪聲，而脈沖噪聲就會(huì)對(duì)電子設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響，甚至使電源系統(tǒng)遭到污染。要想解決這一問題，就要對(duì)電氣兼容性原理進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)降低電源的干擾，同時(shí)，采取一定的電源降噪措施。

2.2 數(shù)控系統(tǒng)安裝不科學(xué)

為了降低數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中的故障發(fā)生率，要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行正確的安裝。如果工作人員，沒有豐富的安裝經(jīng)驗(yàn)，沒有較高的安裝能力，或者在安裝數(shù)控系統(tǒng)的時(shí)候，沒有對(duì)安裝手冊(cè)進(jìn)行分析，其安裝操作和調(diào)試流程不符合安裝手冊(cè)中的要求，且存在著布線不規(guī)整，忽視電磁影響等問題，那么，就可能出現(xiàn)伺服東軸失控的問題。而一旦出現(xiàn)伺服東軸失控問題，相關(guān)零件的使用壽命就會(huì)縮短，數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中的故障發(fā)生率就會(huì)明顯增大。

2.3 機(jī)電元器件的質(zhì)量欠佳

目前，我國機(jī)電元器件和低壓電氣市場上，普遍存在著以假亂真、以次充好等現(xiàn)象。觸發(fā)器、繼電器、連接器以及鍵盤等部位，是故障高發(fā)部位。例如，繼電器中的彈簧，如果沒有較強(qiáng)的耐熱性和耐疲勞性，那么，很有可能會(huì)出現(xiàn)絕緣材料失效、彈簧變形等問題，進(jìn)而使繼電器無法保持正常運(yùn)行狀態(tài)。而接插器和連接器的使用壽命也不長，使用過一段時(shí)間后，電阻就會(huì)增大，簧片的耐疲勞性非常大。如果將這些機(jī)電元器件應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床中，那么，數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行將會(huì)受到嚴(yán)重的影響，甚至還會(huì)引起嚴(yán)重的安全事故。

3 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的提升策略

3.1 對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行正確的操作

要想提升數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，就要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行正確的操作。首先，要重視數(shù)控機(jī)床中的邏輯程序編寫錯(cuò)誤問題以及參數(shù)配置不合理問題。因?yàn)樵跀?shù)控系統(tǒng)的操作過程中，邏輯程序編寫錯(cuò)誤和參數(shù)配置不當(dāng)，都會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的正常使用。例如，數(shù)控機(jī)床中的螺距誤差補(bǔ)償功能，主要是對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度進(jìn)行修正。如果參數(shù)設(shè)置不合理，那么，其誤差積累問題就會(huì)越來越嚴(yán)重。如果沒有對(duì)加減速時(shí)間進(jìn)行合理的設(shè)置，將會(huì)對(duì)機(jī)床傳動(dòng)鏈產(chǎn)生影響，明顯縮短數(shù)控機(jī)床的使用壽命。

其次，在加工小尺寸深孔的時(shí)候，用戶需要借助數(shù)控系統(tǒng)中的宏功能來完成參數(shù)化編程，修改加工距、進(jìn)給量以及進(jìn)給速度等工藝參數(shù)，進(jìn)而保證加工工作的高效率。最后，數(shù)控系統(tǒng)中還具有工號(hào)檢索功能。這一功能可以對(duì)每個(gè)零件的加工進(jìn)行檢索，并在相應(yīng)開關(guān)的輔助下，按照相應(yīng)的程序?qū)ζ溥M(jìn)行加工處理。

3.2 提升布線與接地的科學(xué)合理性

要想提升數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，就要提升布線與接地的科學(xué)合理性。首先，地線具有一定的復(fù)雜性，數(shù)控機(jī)床小信號(hào)回路、直流電源工作回路和邏輯電路不能與繼電器或者電磁閥回答進(jìn)行混搭。所以針對(duì)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)機(jī)架箱等，一定要做好相應(yīng)的接地處理。在接地處理過程中，一定要將接地電阻控制在1Ω 以下，且將橫截面的面積控制在10mm2。其次，在具體的布線過程中，要確保弱電電路和強(qiáng)電電路之間不能混搭在一起，脈沖、平電線和輸入輸出之間需要保留一定的間距。

在這一過程中，需要嚴(yán)格遵循“強(qiáng)弱分開”的布線原則。最后，可編程控制器智能配置獨(dú)立電源，并進(jìn)行接地處理，嚴(yán)禁與其他設(shè)備串聯(lián)接地。輸入信號(hào)線也應(yīng)當(dāng)利用金屬屏蔽線進(jìn)行分隔，并通過金屬蛇形管進(jìn)行獨(dú)立走線。

3.3 對(duì)伺服系統(tǒng)好數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性進(jìn)行強(qiáng)化

要想提升數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，就要對(duì)伺服系統(tǒng)好數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性進(jìn)行強(qiáng)化。首先，在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)不同機(jī)床的功能進(jìn)行詳細(xì)的分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行模塊組建，加強(qiáng)模塊化硬件方式的應(yīng)用，確保數(shù)控系統(tǒng)具備一定的機(jī)械故障自動(dòng)診斷功能、刀具管理功能、人機(jī)對(duì)話功能以及機(jī)床自保護(hù)功能。只有這樣，才能延長數(shù)控機(jī)床的使用壽命，加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床維修成本的控制，保證數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行。

另外，伺服系統(tǒng)的性能，也會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行最大速率產(chǎn)生影響，要想保證控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床之間電傳動(dòng)的順利進(jìn)行，還需要對(duì)工作穩(wěn)定性、定位跟蹤精確度、零件表面質(zhì)量以及生產(chǎn)效率等指標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)。在強(qiáng)化伺服系統(tǒng)可靠性的過程中，還可以對(duì)數(shù)字信號(hào)和交流替直流代替模擬信號(hào)進(jìn)行充分的考慮。

4 結(jié)語

綜上所述，提升我國數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)可以滿足數(shù)控機(jī)床市場的發(fā)展需求，降低數(shù)控機(jī)床的故障率，為民族裝備制造業(yè)的振興打好基礎(chǔ)。要想提升數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，就要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行正確的操作，提升布線與接地的科學(xué)合理性，對(duì)伺服系統(tǒng)好數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性進(jìn)行強(qiáng)化。