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【摘要】数控机床技术越来越先进、复杂，对维修人员技术水平的要求也越来越高，要求维修人员具有较深的专业知识和丰富的维修经验，在数控机床出现故障时能及时排除。本文介绍了数控机床故障的分类，分析研究了数控维修理论在实际中的应用。
【关键词】数控维修理论应用
中图分类号：TG519.1文献标识码： A 文章编号：
随着生产国际化的迅猛发展, 我国数控技术正迅速向各工业部门渗透, 数控技术在国民经济中的地位也越来越高。数控技术重要组成部分——数控机床维修技术也应迅速适应数控技术飞速发展的要求。要培养一批数控机床维修人员, 掌握新知识, 总结新的维修诊断的方法和手段, 以适应我国数控工业的发展。
一、数控机床故障的分类
1、按数控机床发生故障的部件分类
(1) 主机故障。数控机床的主机部分, 主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。常见的主机故障有因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障或导轨运动摩擦过大的故障。其表现为传动噪声大, 加工精度差, 运行有阻力。例如, 轴向传动链的挠性联轴器松动, 齿轮、丝杠与轴承缺油, 导轨镶条调整不当, 导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。另外, 液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路阻塞和密封不良, 因此, 数控机床更应加强治理和根除三漏现象的发生。
(2) 电气故障。电气故障分弱电故障与强电故障。
弱电部分主要指CNC 装置、PLC 控制器、CRT 显示器以及伺服单元、输入、输出装置等电子电路, 这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要是指上述各装置的印制线路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。常见的软件故障有加工程序出错、系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。
强电部分是指断路器、接触器、继电器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元件及其所组成的电路, 这部分的故障特别常见, 必须引起足够的重视。
2、按数控机床发生的故障性质分类
(1) 系统性故障。系统性故障, 通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度, 工作中的数控机床必然会发生的故障。例如, 液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时, 发生液压报警使系统断电停机; 机床加工中因切削量过大达到某一限值时, 会发生过载或超温报警, 致使系统迅速停机等。
(2) 随机性故障。随机性故障, 通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障, 有时称此为“软故障”。由于此类故障在各种条件相同的状态下只偶然发生一两次, 因此, 随机性故障的原因分析与故障诊断较其他故障困难得多。一般而言, 这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、操作失误与维护不当以及工作环境影响等诸因素有关。例如, 接插件与连接组件因疏忽未加锁定, 印制线路板上的元器件松动变形或焊点虚脱, 继电器触点、各类开关触头因污染锈蚀以及直流电动机碳刷接触不良所造成的接触不可靠等都可能产生随机性故障。另外, 作业环境、电源波动与机械振动等原因均可引发此类随机性故障。
3、按故障发生的原因分类
(1) 数控机床自身故障。这类故障的发生是由于数控机床自身的原因引起的, 与外部使用环境条件无关。数控机床所发生的极大多数故障均属此类故障, 但也应区别有些故障并非本身而是外部原因所造成。
(2) 数控机床外部故障。这类故障是由于外部原因造成的。例如, 数控机床的供电电压过低, 波动过大, 相序不对或三相电压不平衡; 周围的环境温度过高, 有害气体, 潮气、粉尘侵入; 外来振动和干扰; 如电焊机所产生的电火花干扰等等均有可能使数控机床发生故障。还有人为因素所造成的故障, 如操作不当, 手动进给过快造成超程报警, 自动切削进给过快造成过载报警, 又如操作人员不按时按量给机床机械传动系统加注润滑油, 易造成传动噪声或导轨摩擦力过大, 而使工作台进给电机超载。
二、数控维修理论在实际中的应用
差异维修理论（DiscrepancyMaintenanceTheory）以可靠性为中心，根据企业现场设备的故障特点、故障规律及可能造成的不同后果（即影响），有针对性的对设备使用的各阶段及各子系统采用不同的维修方式，充分发挥各种维修方式（事后维修、计划预防维修、状态检测维修、主动维修等）的不同适用性和有效性，保证设备性能（功能和质量）的实现，以最大限度提高设备的使用可靠性为目的。
1、NCE 在使用早期宜采用事后维修方式
首先，NCE 集中体现了机械设计、制造技术、计算机软硬件技术、检测监控等多种学科技术的最新成就，随着现代制造技术的发展，设计上的改进，使其自身的结构精度高，部件配合严密，从而有效地消除了传统制造设备在制造上的缺陷以及元件检查筛选不严等缺陷，因此也就不存在传统制造设备的早期磨合故障，其故障率曲线也不再是传统制造设备的“浴盆曲线”。
其次，NCE 是精制的设备，使用者在对一些机件的内部结构和装配方式、装配要求不了解、不熟悉的情况下，若盲目拆装，则会造成机件变形、精度丧失、密封性能和润滑条件下降等情况，甚至损坏零部件，缩短了设备的使用寿命。
再次，NCE 的零部件普遍是大而重的，在吊装、搬运时都较为困难，如果方法不当或操作不慎，极易产生碰撞、擦伤、摔坏等事故。
综上，在使用后的最初几年，NCE 的可靠性都比较好，规律性故障比较少，只要不出现误操作或意外事故，设备都能正常运行，能够满足加工工艺要求和产品质量要求。因此，在此期间的设备管理，重点是抓好日常的维护保养与润滑工作，同时抓好操作管理，采用事后维修的方式比较合适。如果采用三年六个月大小修理的定期预防维修方式，容易弄巧成拙，适得其反。
2、NCE 在使用后期宜采用计划预修和状态检测维修方式
随着使用年限的增加，设备因磨损、腐蚀、老化、失效等原因，使设备的可靠性和完好程度都会不同程度地下降，以至于不能满足加工产品的工艺要求和质量要求，设备的故障和零部件的损坏会逐步增加。NCE 是集机械系统、电气系统、液压系统于一体，各子系统发生故障的原因及部位都各不相同。此时，应根据设备各子系统的故障特点及规律，采用基于可靠性为中心的差异维修方式。
首先，机械系统的故障一般都是因磨损、腐蚀、疲劳等原因造成的，具有渐发性、耗损性等特点，这样的故障一般是有规律可寻，即在功能故障发生之前有潜在故障可以通过感官和简单仪器来检测，此时宜根据零部件的磨损规律，在零件磨损的发展期将其更換，避免因零部件破损而造成严重事故，即采用定期预防的维修方式来恢复其可靠性，以保持机械系统的完好状态。
其次，对于电气系统，按故障发生的部位可以分为：硬件故障和软件故障。硬件故障指经过长期使用后，电子器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的普遍老化，接近其使用的物质寿命和技术寿命，此时可以利用相关仪器检测其使用效果，或根据工作经验，通过对其进行技术改造或更新换代来消除故障，即采用状态检测的维修方式来恢复其可靠性。而软件故障就是指控制系统的故障，一般是PLC 逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据参数，或是修改PLC 程序来排除其故障。
最后，液压系统的故障往往是由于液压油的污染或液压阀的磨损、疲劳产生的，且液压油液的粘度受温度影响比较大，因此，对于液压系统宜采用主动维护的方式进行维修。主动维护的实质在于“护”，而不在于“修”，即保证NCE 的正常工作环境，积极主动地检测液压油的质量及温度状况，及时地更换失效的液压阀，在故障发生之前将其排除，恢复其使用可靠性。
参考文献：
[1] 王海恒,李苗,温有良.数控机床的使用与管理[J]. 价值工程. 2011(24)
[2] 孙宪华.数控机床电气维修技术综述[J]. 装备制造. 2009(12)
[3] 王海恒,李苗,温有良.数控机床的维护与故障管理[J]. 价值工程. 2011(23)
[4] 董艳秋.提高数控加工技术的方法[J]. 中国房地产业. 2011(02)
[5] 项加宇.利用经济型数控车床改造数控装调维修实训台[J]. 中国商界(上半月). 2010(03)
【关键词】数控维修理论应用
中图分类号：TG519.1文献标识码： A 文章编号：
随着生产国际化的迅猛发展, 我国数控技术正迅速向各工业部门渗透, 数控技术在国民经济中的地位也越来越高。数控技术重要组成部分——数控机床维修技术也应迅速适应数控技术飞速发展的要求。要培养一批数控机床维修人员, 掌握新知识, 总结新的维修诊断的方法和手段, 以适应我国数控工业的发展。
一、数控机床故障的分类
1、按数控机床发生故障的部件分类
(1) 主机故障。数控机床的主机部分, 主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。常见的主机故障有因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障或导轨运动摩擦过大的故障。其表现为传动噪声大, 加工精度差, 运行有阻力。例如, 轴向传动链的挠性联轴器松动, 齿轮、丝杠与轴承缺油, 导轨镶条调整不当, 导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。另外, 液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路阻塞和密封不良, 因此, 数控机床更应加强治理和根除三漏现象的发生。
(2) 电气故障。电气故障分弱电故障与强电故障。
弱电部分主要指CNC 装置、PLC 控制器、CRT 显示器以及伺服单元、输入、输出装置等电子电路, 这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要是指上述各装置的印制线路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。常见的软件故障有加工程序出错、系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。
强电部分是指断路器、接触器、继电器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元件及其所组成的电路, 这部分的故障特别常见, 必须引起足够的重视。
2、按数控机床发生的故障性质分类
(1) 系统性故障。系统性故障, 通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度, 工作中的数控机床必然会发生的故障。例如, 液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时, 发生液压报警使系统断电停机; 机床加工中因切削量过大达到某一限值时, 会发生过载或超温报警, 致使系统迅速停机等。
(2) 随机性故障。随机性故障, 通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障, 有时称此为“软故障”。由于此类故障在各种条件相同的状态下只偶然发生一两次, 因此, 随机性故障的原因分析与故障诊断较其他故障困难得多。一般而言, 这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、操作失误与维护不当以及工作环境影响等诸因素有关。例如, 接插件与连接组件因疏忽未加锁定, 印制线路板上的元器件松动变形或焊点虚脱, 继电器触点、各类开关触头因污染锈蚀以及直流电动机碳刷接触不良所造成的接触不可靠等都可能产生随机性故障。另外, 作业环境、电源波动与机械振动等原因均可引发此类随机性故障。
3、按故障发生的原因分类
(1) 数控机床自身故障。这类故障的发生是由于数控机床自身的原因引起的, 与外部使用环境条件无关。数控机床所发生的极大多数故障均属此类故障, 但也应区别有些故障并非本身而是外部原因所造成。
(2) 数控机床外部故障。这类故障是由于外部原因造成的。例如, 数控机床的供电电压过低, 波动过大, 相序不对或三相电压不平衡; 周围的环境温度过高, 有害气体, 潮气、粉尘侵入; 外来振动和干扰; 如电焊机所产生的电火花干扰等等均有可能使数控机床发生故障。还有人为因素所造成的故障, 如操作不当, 手动进给过快造成超程报警, 自动切削进给过快造成过载报警, 又如操作人员不按时按量给机床机械传动系统加注润滑油, 易造成传动噪声或导轨摩擦力过大, 而使工作台进给电机超载。
二、数控维修理论在实际中的应用
差异维修理论（DiscrepancyMaintenanceTheory）以可靠性为中心，根据企业现场设备的故障特点、故障规律及可能造成的不同后果（即影响），有针对性的对设备使用的各阶段及各子系统采用不同的维修方式，充分发挥各种维修方式（事后维修、计划预防维修、状态检测维修、主动维修等）的不同适用性和有效性，保证设备性能（功能和质量）的实现，以最大限度提高设备的使用可靠性为目的。
1、NCE 在使用早期宜采用事后维修方式
首先，NCE 集中体现了机械设计、制造技术、计算机软硬件技术、检测监控等多种学科技术的最新成就，随着现代制造技术的发展，设计上的改进，使其自身的结构精度高，部件配合严密，从而有效地消除了传统制造设备在制造上的缺陷以及元件检查筛选不严等缺陷，因此也就不存在传统制造设备的早期磨合故障，其故障率曲线也不再是传统制造设备的“浴盆曲线”。
其次，NCE 是精制的设备，使用者在对一些机件的内部结构和装配方式、装配要求不了解、不熟悉的情况下，若盲目拆装，则会造成机件变形、精度丧失、密封性能和润滑条件下降等情况，甚至损坏零部件，缩短了设备的使用寿命。
再次，NCE 的零部件普遍是大而重的，在吊装、搬运时都较为困难，如果方法不当或操作不慎，极易产生碰撞、擦伤、摔坏等事故。
综上，在使用后的最初几年，NCE 的可靠性都比较好，规律性故障比较少，只要不出现误操作或意外事故，设备都能正常运行，能够满足加工工艺要求和产品质量要求。因此，在此期间的设备管理，重点是抓好日常的维护保养与润滑工作，同时抓好操作管理，采用事后维修的方式比较合适。如果采用三年六个月大小修理的定期预防维修方式，容易弄巧成拙，适得其反。
2、NCE 在使用后期宜采用计划预修和状态检测维修方式
随着使用年限的增加，设备因磨损、腐蚀、老化、失效等原因，使设备的可靠性和完好程度都会不同程度地下降，以至于不能满足加工产品的工艺要求和质量要求，设备的故障和零部件的损坏会逐步增加。NCE 是集机械系统、电气系统、液压系统于一体，各子系统发生故障的原因及部位都各不相同。此时，应根据设备各子系统的故障特点及规律，采用基于可靠性为中心的差异维修方式。
首先，机械系统的故障一般都是因磨损、腐蚀、疲劳等原因造成的，具有渐发性、耗损性等特点，这样的故障一般是有规律可寻，即在功能故障发生之前有潜在故障可以通过感官和简单仪器来检测，此时宜根据零部件的磨损规律，在零件磨损的发展期将其更換，避免因零部件破损而造成严重事故，即采用定期预防的维修方式来恢复其可靠性，以保持机械系统的完好状态。
其次，对于电气系统，按故障发生的部位可以分为：硬件故障和软件故障。硬件故障指经过长期使用后，电子器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的普遍老化，接近其使用的物质寿命和技术寿命，此时可以利用相关仪器检测其使用效果，或根据工作经验，通过对其进行技术改造或更新换代来消除故障，即采用状态检测的维修方式来恢复其可靠性。而软件故障就是指控制系统的故障，一般是PLC 逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据参数，或是修改PLC 程序来排除其故障。
最后，液压系统的故障往往是由于液压油的污染或液压阀的磨损、疲劳产生的，且液压油液的粘度受温度影响比较大，因此，对于液压系统宜采用主动维护的方式进行维修。主动维护的实质在于“护”，而不在于“修”，即保证NCE 的正常工作环境，积极主动地检测液压油的质量及温度状况，及时地更换失效的液压阀，在故障发生之前将其排除，恢复其使用可靠性。
参考文献：
[1] 王海恒,李苗,温有良.数控机床的使用与管理[J]. 价值工程. 2011(24)
[2] 孙宪华.数控机床电气维修技术综述[J]. 装备制造. 2009(12)
[3] 王海恒,李苗,温有良.数控机床的维护与故障管理[J]. 价值工程. 2011(23)
[4] 董艳秋.提高数控加工技术的方法[J]. 中国房地产业. 2011(02)
[5] 项加宇.利用经济型数控车床改造数控装调维修实训台[J]. 中国商界(上半月). 2010(03)