關于數控機床可靠性技術的分析及提升策略

劉衛星，趙慶

（海天國華（大連）精工機械有限公司,遼寧 大連 116300）

隨著社會經濟的發展，數控機床因其高精度、省時間、質量佳以及柔性好等優勢，在裝備制造業的發展過程中，發揮著十分重要的作用。隨著科學技術的進步，數控機床的功能也越來越完善，結構也越來越復雜。與此同時，用戶在數控機床使用可靠性方面也提出了更高的要求。在這種情況下，要想滿足用戶對數控機床的使用要求，就要不斷地提升數控機床的可靠性。

1 數控機床可靠性技術的重要性

1.1 可以滿足數控機床市場的發展需求

近年來，在我國社會經濟的快速發展過程中，煤炭領域、汽車領域、鋼鐵領域、房地產領域、機械領域、電子領域以及化工領域、建材領域等的發展勢頭十分迅猛。這些以重工業為基礎的領域發展極大地帶動了機床市場的發展，提高了對數控機床的需求。我國數控機床有著非常廣泛的發展前景。但是，分析現階段國內的數控機床的發展情況，發現雖然中檔數控機床的發展有著明顯的進步，但是，其所占的市場份額依然十分有限。另外，各種新型科學技術在數控機床中的應用，使得數控機床的功能得到了明顯的完善，提高了數控技術在機械加工中的重要性。在未來的很長一段時間內，數控機床在現代制造業發展中的應用也必將越來越廣泛。在這種情況下，數控機床領域也必然有著極為廣闊的發展前景。而提高數控機床可靠性技術，在滿足數控機床市場發展需求方面，發揮著十分重要的作用。

1.2 降低數控機床的故障率

近年來，我國數控機床的發展依然存在著很多問題，例如，缺乏較強的自主開發能力，缺乏先進性的功能部件，沒有較高的產品自動化水平，數控機床的可靠性與精度保持性整體偏低等。這些問題的存在，不僅降低了數控機床的可靠性與性能穩定性，還對我國數控機床的銷售與發展產生了嚴重的影響。雖然國內的數控系統MTBF 基本在10000H 以上，但國際上先進企業的數控系統MTBF 已經高達80000H。也就是說，與國外先進的數控水平相比，我國的數控技術還十分落后。另外，雖然我國的機床工業較之以前有了明顯的變化，每年的數控機床生產量超過千臺，但是，我國的機床水平還是整體偏低。

一些用戶在使用過程中，并不能對數控機床的簡單故障進行準確而正確的判斷。一些數控機床的生產廠家也沒有做好相應的售后服務，所以數控機床系統的開動率并不高。在我國工業化發展對數控機床需求逐漸增大，但國內數控技術又十分有限的形勢下，國外的數控機床涌入我國市場，并占據較大的市場份額。在這種情況下，要想降低我國數控機床的故障率，提升我國數控機床的市場份額，就要加強數控機床可靠性技術的分析。

1.3 為民族裝備制造業的振興打好基礎

提升數控機床的可靠性，不僅可以改善數控機床的使用現狀，增強人們對國產數控機床的使用信心，還可以對我國數控機床市場的進一步發展產生積極性向，縮短我國與國外發達國家數控技術水平的差距。所以，提升數控機床可靠性技術，促進我國數控機床的穩定發展，在改善國產數控機床工業現狀，實現民族裝備制造業振興方面有著積極的作用。

2 數控機床可靠性技術的影響因素

2.1 電源的影響

分析我國數控機床電氣系統頻繁出現故障的原因，主要與電源出現問題，或者電源干擾信號的正常傳導有著直接的關系。因為強電設備會產生明顯的脈沖噪聲，而脈沖噪聲就會對電子設備的正常工作產生影響，甚至使電源系統遭到污染。要想解決這一問題，就要對電氣兼容性原理進行分析，并以此為基礎降低電源的干擾，同時，采取一定的電源降噪措施。

2.2 數控系統安裝不科學

為了降低數控機床運行過程中的故障發生率，要對數控系統進行正確的安裝。如果工作人員，沒有豐富的安裝經驗，沒有較高的安裝能力，或者在安裝數控系統的時候，沒有對安裝手冊進行分析，其安裝操作和調試流程不符合安裝手冊中的要求，且存在著布線不規整，忽視電磁影響等問題，那么，就可能出現伺服東軸失控的問題。而一旦出現伺服東軸失控問題，相關零件的使用壽命就會縮短，數控機床運行過程中的故障發生率就會明顯增大。

2.3 機電元器件的質量欠佳

目前，我國機電元器件和低壓電氣市場上，普遍存在著以假亂真、以次充好等現象。觸發器、繼電器、連接器以及鍵盤等部位，是故障高發部位。例如，繼電器中的彈簧，如果沒有較強的耐熱性和耐疲勞性，那么，很有可能會出現絕緣材料失效、彈簧變形等問題，進而使繼電器無法保持正常運行狀態。而接插器和連接器的使用壽命也不長，使用過一段時間后，電阻就會增大，簧片的耐疲勞性非常大。如果將這些機電元器件應用到數控機床中，那么，數控系統的穩定運行將會受到嚴重的影響，甚至還會引起嚴重的安全事故。

3 數控機床可靠性技術的提升策略

3.1 對數控系統進行正確的操作

要想提升數控機床可靠性技術，就要對數控系統進行正確的操作。首先，要重視數控機床中的邏輯程序編寫錯誤問題以及參數配置不合理問題。因為在數控系統的操作過程中，邏輯程序編寫錯誤和參數配置不當，都會影響數控機床的正常使用。例如，數控機床中的螺距誤差補償功能，主要是對數控轉臺定位精度進行修正。如果參數設置不合理，那么，其誤差積累問題就會越來越嚴重。如果沒有對加減速時間進行合理的設置，將會對機床傳動鏈產生影響，明顯縮短數控機床的使用壽命。

其次，在加工小尺寸深孔的時候，用戶需要借助數控系統中的宏功能來完成參數化編程，修改加工距、進給量以及進給速度等工藝參數，進而保證加工工作的高效率。最后，數控系統中還具有工號檢索功能。這一功能可以對每個零件的加工進行檢索，并在相應開關的輔助下，按照相應的程序對其進行加工處理。

3.2 提升布線與接地的科學合理性

要想提升數控機床可靠性技術，就要提升布線與接地的科學合理性。首先，地線具有一定的復雜性，數控機床小信號回路、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行混搭。所以針對數控機床系統機架箱等，一定要做好相應的接地處理。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，需要嚴格遵循“強弱分開”的布線原則。最后，可編程控制器智能配置獨立電源，并進行接地處理，嚴禁與其他設備串聯接地。輸入信號線也應當利用金屬屏蔽線進行分隔，并通過金屬蛇形管進行獨立走線。

3.3 對伺服系統好數控系統設計的可靠性進行強化

要想提升數控機床可靠性技術，就要對伺服系統好數控系統設計的可靠性進行強化。首先，在數控系統設計過程中，要對不同機床的功能進行詳細的分析，并以此為基礎進行模塊組建，加強模塊化硬件方式的應用，確保數控系統具備一定的機械故障自動診斷功能、刀具管理功能、人機對話功能以及機床自保護功能。只有這樣，才能延長數控機床的使用壽命，加強數控機床維修成本的控制，保證數控機床的穩定運行。

另外，伺服系統的性能，也會對數控機床的運行最大速率產生影響，要想保證控制系統和數控機床之間電傳動的順利進行，還需要對工作穩定性、定位跟蹤精確度、零件表面質量以及生產效率等指標進行協調。在強化伺服系統可靠性的過程中，還可以對數字信號和交流替直流代替模擬信號進行充分的考慮。

4 結語

綜上所述，提升我國數控機床可靠性技術可以滿足數控機床市場的發展需求，降低數控機床的故障率，為民族裝備制造業的振興打好基礎。要想提升數控機床可靠性技術，就要對數控系統進行正確的操作，提升布線與接地的科學合理性，對伺服系統好數控系統設計的可靠性進行強化。