基于电流检测的智能高速钻攻中心装配一致性的研究

吴 尘，赵金宇

（沈阳优尼斯智能装备有限公司 辽宁 沈阳 110142）

1 引言

近年来，工业技术发展非常迅猛，高精度、高效率、智能化的数控机床应用非常广泛[1]，同时对机床的性能要求也是越来越高。然而，由于机床的装配是一个非常复杂的过程，使得装配过程难以保证一致性，因而整机的性能也会存在差异。同时当机床在运行时有时会出现各种各样的故障，处理这些问题往往会进行大量测试才能找到故障的部件，非常麻烦[2]。因此，本文介绍一种基于电流检测的方法对智能高速钻工中心进行测试，根据测试及分析的结果能够判断出故障的部件并对装配工艺进行改进，以辅助生产装配及在各个过程中监控对机床状态，最终保证装配过程的一致性。

2 电流检测过程

本文主要采用示波器进行机床的单轴测试，由于示波器数字量信号（即较大的整数），加之电流信号本身波动大，因此不建议观察其数值，而是应该观察在运行过程中电流信号的趋势。具体测试过程为：三轴进行往复匀速直线运动，可将所采集的电流近似认为电机在推动工作台运动时所出的力，在理想情况下，机床做匀速运动，电机所提供的力应基本不变，表现为示波器的电流图形上则是一条直线，如图1所示，为比较理想的测试波形，所测轴的电流趋势接近直线，证明机床在运行过程中基本处于稳定状态。

图1 较为理想的测试波形

3 电流诊断分析

理想状态下电流应接近于直线，如果出现

异常状态，波形就会出现波动，本文将分析几种典型的波形，并根据波形及相关测试结果判断出现问题的部件。

如图2所示的波形，可以看出电流在工作台运行到接近限位处有明显异常的变化，说明机床在运行到限位处受到了阻力的影响，原因有可能是防护拉板安装出现问题导致对工作台的运行产生过大的阻力作用，也有可能是因为丝杠安装问题导致在限位处出线偏差，此时可以将拉板撤下，重新进行测试，即可判断是哪个部件出现问题。

图2 靠近限位处电流趋势明显变化的波形

如图3所示的波形，电流的每隔一段距离的位置会有明显的瞬时波动现象，通过对相邻的两个位置进行距离测量发现其数值大致为丝杠的一个螺距的距离，因此可以判断为联轴器松动导致，重新上紧联轴器的螺栓即可解决问题。

图3 等间距电流的突然变化

除了定性分析外，在批量生产机床时可以对电流进行定量分析，首先统计多台机床的测试数据，其次根据数据找到一个合适的电流数据范围再制定电流标准，包括：静止电流，启动电流，运行电流，拉板问题电流，同轴问题电流等等。

本文选择测试50台机床在每种位置下的电流数据进行统计，结果如图4所示，通过结果可以分析出每台机床在运行过程中出现问题的原因。

图4 定量统计，蓝色、红色和绿色分别代表XYZ轴

4 装配一致性的建立

根据前面的电流检测方法及分析方式，可以对机床在运行过程中出现的问题进行判断，从而对装配过程进行分析及改进，实现装配一致性。具体实现主要有以下几个过程：

（1）通过电流的不同波形做定性分析，了解机床的装配情况及问题。

（2）再根据发现的问题分析原因：装配工艺问题、装配问题、供货商问题等等，并做针对性的改进。

（3）通过对电流数据进行定量分析及统计分析：提取出静止电流、运行电流、启动电流、波动率等并作统计制定相应电流版装配标准，作为装配检验标准，最终实现机床装配的一致性。

5 结语

基于电流的检测过程非常方便，图形直观，便于分析并能准确找到问题部件，因而在未来会有一定的应用空间，同时未来会在机床装配过程中实时进行检测，使得装配不一致性的问题会得到更好的改善及解决。

[1]张克南，陈一军，等.电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究[J].机床与液压，2007，3（3）：196-198.

[2]董加成，陈晓光，等.基于机床电机电流信息的分析诊断研究[J].机床与液压，2011，19（10）：133-136.