基于電流檢測的智能高速鉆攻中心裝配一致性的研究

吳 塵，趙金宇

（沈陽優尼斯智能裝備有限公司 遼寧 沈陽 110142）

1 引言

近年來，工業技術發展非常迅猛，高精度、高效率、智能化的數控機床應用非常廣泛[1]，同時對機床的性能要求也是越來越高。然而，由于機床的裝配是一個非常復雜的過程，使得裝配過程難以保證一致性，因而整機的性能也會存在差異。同時當機床在運行時有時會出現各種各樣的故障，處理這些問題往往會進行大量測試才能找到故障的部件，非常麻煩[2]。因此，本文介紹一種基于電流檢測的方法對智能高速鉆工中心進行測試，根據測試及分析的結果能夠判斷出故障的部件并對裝配工藝進行改進，以輔助生產裝配及在各個過程中監控對機床狀態，最終保證裝配過程的一致性。

2 電流檢測過程

本文主要采用示波器進行機床的單軸測試，由于示波器數字量信號（即較大的整數），加之電流信號本身波動大，因此不建議觀察其數值，而是應該觀察在運行過程中電流信號的趨勢。具體測試過程為：三軸進行往復勻速直線運動，可將所采集的電流近似認為電機在推動工作臺運動時所出的力，在理想情況下，機床做勻速運動，電機所提供的力應基本不變，表現為示波器的電流圖形上則是一條直線，如圖1所示，為比較理想的測試波形，所測軸的電流趨勢接近直線，證明機床在運行過程中基本處于穩定狀態。

圖1 較為理想的測試波形

3 電流診斷分析

理想狀態下電流應接近于直線，如果出現

異常狀態，波形就會出現波動，本文將分析幾種典型的波形，并根據波形及相關測試結果判斷出現問題的部件。

如圖2所示的波形，可以看出電流在工作臺運行到接近限位處有明顯異常的變化，說明機床在運行到限位處受到了阻力的影響，原因有可能是防護拉板安裝出現問題導致對工作臺的運行產生過大的阻力作用，也有可能是因為絲杠安裝問題導致在限位處出線偏差，此時可以將拉板撤下，重新進行測試，即可判斷是哪個部件出現問題。

圖2 靠近限位處電流趨勢明顯變化的波形

如圖3所示的波形，電流的每隔一段距離的位置會有明顯的瞬時波動現象，通過對相鄰的兩個位置進行距離測量發現其數值大致為絲杠的一個螺距的距離，因此可以判斷為聯軸器松動導致，重新上緊聯軸器的螺栓即可解決問題。

圖3 等間距電流的突然變化

除了定性分析外，在批量生產機床時可以對電流進行定量分析，首先統計多臺機床的測試數據，其次根據數據找到一個合適的電流數據范圍再制定電流標準，包括：靜止電流，啟動電流，運行電流，拉板問題電流，同軸問題電流等等。

本文選擇測試50臺機床在每種位置下的電流數據進行統計，結果如圖4所示，通過結果可以分析出每臺機床在運行過程中出現問題的原因。

圖4 定量統計，藍色、紅色和綠色分別代表XYZ軸

4 裝配一致性的建立

根據前面的電流檢測方法及分析方式，可以對機床在運行過程中出現的問題進行判斷，從而對裝配過程進行分析及改進，實現裝配一致性。具體實現主要有以下幾個過程：

（1）通過電流的不同波形做定性分析，了解機床的裝配情況及問題。

（2）再根據發現的問題分析原因：裝配工藝問題、裝配問題、供貨商問題等等，并做針對性的改進。

（3）通過對電流數據進行定量分析及統計分析：提取出靜止電流、運行電流、啟動電流、波動率等并作統計制定相應電流版裝配標準，作為裝配檢驗標準，最終實現機床裝配的一致性。

5 結語

基于電流的檢測過程非常方便，圖形直觀，便于分析并能準確找到問題部件，因而在未來會有一定的應用空間，同時未來會在機床裝配過程中實時進行檢測，使得裝配不一致性的問題會得到更好的改善及解決。

[1]張克南，陳一軍，等.電機電流分析法在機床類設備診斷中的應用研究[J].機床與液壓，2007，3（3）：196-198.

[2]董加成，陳曉光，等.基于機床電機電流信息的分析診斷研究[J].機床與液壓，2011，19（10）：133-136.