智能制造环境下金属切削机床检修与维护方法

林贵华

（四川鸿舰重型机械制造有限责任公司，四川攀枝花 617063）

0 引言

随着制造业技术的不断发展，传统手动金属切削机床已经逐渐被自动化程度更高的智能数控机床取代。新型金属切削机床的精准度更高，可以有效提高制造行业的工作效率，节约成本的同时也大大提高了产品质量，因此被广泛应用于机械制造企业[1]。近年来，制造业受到了经济增长趋势放缓的影响，导致传统金属切削机床等制造装备受到了一定冲击，因此智能化水平更高、功能更完善的高端制造设备得以快速发展。智能制造是一种由各领域专家学者与智能机械共同构成的人机化智能交互系统，其中包含了各类程序的智能加工机床、传送设备、检测设备以及装配设备等。随着智能制造技术的不断发展，各生产企业抓住了这一机会，开始不断完善金属切削机床检修及维护方法，提高金属切削机床的可靠性，降低生产成本。本文介绍智能制造环境下金属切削机床检修与维护方法。

1 智能制造环境下金属切削机床检修

1.1 金属切削机床故障调查

当金属切削机床出现故障时，首先要通过询问、观察、倾听、触摸、嗅闻等5 个步骤对机床故障前后的操作，以及故障发生后出现的现象进行初步调查，切勿盲目动手检修，导致故障位置定位不准确的问题产生。

首先，询问金属切削机床操作人员在故障前后对其电路操作、运行情况，以及是否出现异常现象进行排查，异常现象包括机床出现异常响声、冒烟、火花等[2]。询问操作人员在故障前后是否出现违规、错误操作、频繁启动机床等情况；其次，观察机床故障前后是否有明显的外部灼伤痕迹、熔断器是否熔断、保护装置是否脱扣等；再次，在不进一步扩大线路故障范围，不损坏设备的前提下通电试用，倾听机床电机、接触器等部件的运行声音是否正常；待切断电源后，立即触摸机床电机、变压器等元件，查看其是否有过热现象；最后在故障发生后通过嗅觉判断电机、机电保护装置的线圈是否存在由于过载产生的焦糊味。

1.2 故障范围分析

根据金属切削机床故障现象，在智能制造环境下通过系统性的通电方法进一步缩小故障可能发生的范围。接通电源时，为避免出现触电事故，造成周围人员安全出现问题，通电时间尽可能短。利用智能机器与专家共同组成的一体化智能系统，对通电运行中的金属切削机床进行分析、推理、判断等操作。防止检修人员直接接触故障机床，进一步缩小金属切削机床故障范围，提高检修准确性[3]。当检测到精确的故障位置后，应当立即切断机床的主电路电源，防止故障范围进一步扩大，并事先在人机一体化智能系统中加以设定，避免通电线路动作后机床可能发生的不良后果。

1.3 选择检测方法确定故障点

常见的检测方法包括分割法、分析法以及替换法。为保证金属切削机床稳定运行，在智能制造环境下，采用模块化结构应用于机床控制中心。分割法是根据机床各功能控制系统，按照功能结构分为几个模块。当机床故障发出报警时，首先根据报警内容确定造成故障的少量模块，缩小检修范围，再根据故障现象以及相关原理再次对少量模块分割，进一步缩小可疑故障范围[4]。分析法是根据金属切削机床的故障现象，采用以点代替面的分析方法检查并确定故障部位。基本流程是对机床的某个关键点或部分进行测试和检查，根据检测得到的数据对该部分的电路进行分析，从而确定故障部位。可通过逆向或顺向两种方法分析，顺向分析是根据机床故障点的原因分析各个功能的相关性。逆向分析可看作是一种演绎分析法，主要针对机床故障现象，并根据相关故障机理，分析引起故障的可能原因，再逐点分析原因，排除干扰因素。替换法是通过机床相同功能的模块代替故障点模块，当机床某一部分存在故障问题时，利用相同功能的完整模块代替原本存在故障的模块。若替代后机床可以正常运行，则说明故障位置锁定，否则继续替换其他模块，直到找出故障点。

2 维护方法

2.1 设定金属切削机床维护保养周期

对于金属切削机床外部可见的故障问题可在其运行过程中或停止运行后，随时对其进行检查，出现问题时立即进行维护和保养[5]。对于设置在金属切削机床内部的电器元件，通常情况下不应经常性地进行开门检修和维护。需要针对金属切削机床内部电器元件的定期维护和保养，实现金属切削机床在较长时间内的安全稳定运行。设置金属切削机床维护保养周期，首先要根据各电器元件的构造及使用情况确定。在实际作业中，可配合生产设备的第一等级和第二等级保养，同时开展对电器元件的维护保养工作。

第一等级保养的持续周期为一季度，每次保养作业时间应在7～14 h。保养内容包括：清扫电气柜内部的杂物、整理内部线路、增加熔断器松动部位牢固性、将电器元件与接线端子之间的压线螺钉拧紧、修复或更换已经受损的电器元件，最后接通电源，测试金属切削机床是否可以正常运行，使电器元件的工作程序可靠性提高。

第二等级保养的持续周期为1 年，每次保养作业时间为4～8 d。保养内容主要包括：在机床第一等级保养的过程中，对机床内部电器进行各项维护和保养操作、检查机床各运行工作频繁且电流较大的接触器、检查运行过程中产生明显噪声的接触器和继电器；对热继电器进行校验工作，查看其是否处于正常工作状态、对时间继电器进行校验，查看其延时时间是否符合金属切削机床稳定运行要求。

2.2 金属切削机床电机维护步骤

第一步：保证电机清洁，在电机的进、出风口处应当保持畅通，防止水滴或油污等异物掉入金属切削机床电机内部。

第二步：检查运行过程中金属切削机床电机的负载电流是否正常，利用钳形电流表检查三相电流是否处于平衡状态，并且电流中的任何一相与其他两相的平均值不能超过5%。

第三步：对正常工作状态的金属切削机床，应定期利用兆欧表检测其绝缘电阻。三相电机的绝缘电阻必须在1.0 MΩ 以上、转子绝缘电阻在1.0 MΩ 以上、电机定子绕组绝缘电阻在2 MΩ/kV 以上才可允许使用[6]。当发现电机的各项绝缘电阻不符合规定时，应采用相应的处理手段使其符合要求，才可继续使用。

第四步：对电机的接地装置检测，判断其是否保持牢固可靠的状态，判断电源电压是否与铭牌一致。

第五步：检测电机的温度上升是否正常，电机各位置上最高允许温度见表1。

第六步：检查金属切削机床电机的噪声以及振动情况是否正常，是否有油污、异常气味、冒烟等现象产生，一旦发生上述情况应当立即停止金属切削机床运行。

第七步：检查电机的引出线是否具备良好的绝缘条件，判断其连接方式是否牢固。

2.3 金属切削机床控制设备维护

金属切削机床控制设备的维护主要分为以下方面：首先应保证配电箱的门、锁、盖等零部件的耐油密封垫均处于良好状态。门和盖应时刻处于严密关闭的状态，配电箱内部应保持时刻清洁，当配电箱内部出现水滴、油污或金属物质时应立即清除，以免造成电气漏电；其次，控制设备的控制台上所有按键、手柄、信号灯等均应保持良好清洁状态；检查控制设备中的接触器、继电器等带有电磁性的设备是否紧密吸合，有无噪声、卡阻现象，触头接触位置是否存在烧蚀、毛刺或凹坑现象，电磁线圈是否过热，控制设备中的各个弹簧是否具有一定弹力等；最后检查各电器设备的操作机构是否灵活可靠，相关整定数值是否符合金属切削机床运行稳定的要求。检查各线路接头与端子板的对应接头是否连接牢靠，保证各个部分之间的连接导线不被切削液、油污等腐蚀，防止接头出现脱落。

表1 电机各位置最高允许温度 ℃

3 结束语

在智能制造环境下的金属切削机床是工业生产成果的集成体现，包含精密器械、数字电子技术、大功率电力电子以及电机控制等技术。当金属切削机床出现故障时，应针对机床故障机理，对其故障问题进行分类并分析，找到其中的共同点或差异点。对故障可能性逐一排查，不断缩小故障维修范围，定期对机床进行维护，从而保障金属切削机床稳定运行。