高精度数控机床模块化维修

■ 中国重汽集团济南桥箱有限公司 （山东济南 250022） 刘胜勇

目前，国内众多企业正快速实施智能化制造，向构建高柔性、高效率的智能工厂迈进。具有高精度、高效率、柔性化、大容量及加工灵活可变等特点的机床，有的使用FANUC等数控系统，有的内嵌研齿或配对等特定软件，有的使用Windows工控机，有的装入尺寸形位检测等专用软件，有的使用人机界面（HMI）等。因此，对它们准确地进行故障诊断与快速维修也越来越重要。

1. 关键技术

（1）确立模块化思想 实施高精度（数控）机床模块化维修，可以高度概括品种繁多的数控机床的工作原理，大致均是利用数字化的逻辑电信号控制机床的运动过程，以获得所需的轮廓轨迹和相应的控制功能，此过程包含工件夹紧/松开、刀具选择、刀具与工件的相对位置、切削液开/关、主轴运行、伺服驱动、各机械耦合部件的润滑及相应部位的冷却降温等方面。简言之，数控机床就类似人的一只手，工作时它抓着刀具或工件，按照预定轨迹控制刀具或工件沿运动方向前进，最终加工出满足用户要求的零件形状或实现应有的用途。其刀具可以是割炬（如火焰、等离子、激光束、水射流和电极丝等）、焊枪（如单丝焊枪和双丝焊枪等）、喷枪、车刀、钻头、铣刀、砂轮、铣齿刀/插齿刀及刻针等。

（2）提出四步到位法维修规范 四步到位法维修是维修人员在了解设备宏观组成结构以及设计制造过程中系列化和标准化的零部件的基础上，遵照“故障记录到位→诊断分析到位→故障维修到位→维修记录到位”四个步骤，快速处理机床故障的一种具有综合性特点的维修方法。

1）故障记录到位。机床故障时，操作者先停机保护现场，一般不要切断电源，再详细记录故障细节并及时通知维修人员。故障记录的内容主要有：时间、操作内容、报警和其他情况等。

2）诊断分析到位。维修人员要立足于以往维修经验的积累，综合运用现代机床模块化维修方法——原理分析法、报警信息分析法、数据/状态检查法、在线监控法、隔离法、强迫闭合法、程序测试法及工作介质流向法等，对故障进行诊断分析以快速判断故障的可能原因和部位。

3）故障维修到位。对磨损或损坏的机械零部件测绘、更换并检测精度，对电气元件、印刷电路板进行简单维修或整体更换，对机床参数或加工程序进行修改等。最后确认各环节无误后，机床空运转并试切工件。

4）维修记录到位。机床复转后，维修人员需将维修过程写入《设备档案》存档，以便日后查阅。

（3）提炼故障诊断分析技法 故障的诊断分析是机床维修的关键一步。通常采取一定的方法或组合几种方法来进行故障的诊断分析，以迅速查明故障原因并排除；也可制定针对性措施，预防故障的再发生。针对高精度数控机床模块化维修项目提炼出了三大维修技法及其13个维修子方法。用于机床电气故障分析的原理分析法、报警信息分析法、数据/状态检查法、在线监控法、测量比较法、隔离法、强迫闭合法及程序测试法合称为电信号演绎法；用于机床辅助装置上非电气故障分析的原理分析法、直观检查法、测量比较法及隔离法等合称为工作介质流向法；用于设备机械故障分析的原理分析法、直观检查法、测量比较法、敲击法和隔离法等合称为机械动作耦合法。电信号演绎法适用场合及可能案例见表1。

表1 电信号演绎法适用场合及可能案例

2. 国内外同类技术

（1）企业状况 我公司某部在用主要设备既有1.32亿元的4条锥齿轮柔性自动线（两条主动锥齿轮+2条从动锥齿轮）、1.5亿元的13台德国Oerlikon机床、521.36万元的8台济南四机CNC磨床、162.10万元的两台LGMazak车削中心和323.47万元的7台重庆滚齿机等，还有0.26亿元的4条热处理连续线和426.74万元的渗碳多用炉等。受操作人员技能水平、维修人员业务能力、管理人员维护意识及售服人员远在外地等因素影响，一旦上述机床发生故障，一是生产停滞、损失巨大，二是操作人员和维修人员束手无策，三是需要长时间等待厂家技术人员上门服务，四是维修、培训费用额度高。

（2）国内外现状 国内外机床型号繁多，所用数控系统、变频器等零部件的品牌众多。其中既有德国进口齿轮机床，又有韩国、日本机器人，还有国内磁粉探伤和热处理等专业设备。维修人员既要掌握这些设备的模块化结构组成，又要全面熟悉这些设备的电气控制原理并细致总结实地维修案例。

（3）模块化维修的竞争力 实施高精度（数控）机床模块化维修，可使设备工程师及广大维修人员在面对公司FANUC或SINUMERIK等系统的数百台数控机床的故障维修时，能够举一反三，简化机床故障分析过程，提高维修效率和缩短机床停机时间，确保产品加工质量及生产节拍（尤其是瓶颈式生产环节）的连续性，促进企业经济效益的稳步实现。

3. 结语

高精度（数控）机床模块化维修项目现已取得良好的社会效果，在企业中产生了显著的经济效益。