关于数控机床可靠性技术的分析及提升策略

刘卫星，赵庆

（海天国华（大连）精工机械有限公司,辽宁 大连 116300）

随着社会经济的发展，数控机床因其高精度、省时间、质量佳以及柔性好等优势，在装备制造业的发展过程中，发挥着十分重要的作用。随着科学技术的进步，数控机床的功能也越来越完善，结构也越来越复杂。与此同时，用户在数控机床使用可靠性方面也提出了更高的要求。在这种情况下，要想满足用户对数控机床的使用要求，就要不断地提升数控机床的可靠性。

1 数控机床可靠性技术的重要性

1.1 可以满足数控机床市场的发展需求

近年来，在我国社会经济的快速发展过程中，煤炭领域、汽车领域、钢铁领域、房地产领域、机械领域、电子领域以及化工领域、建材领域等的发展势头十分迅猛。这些以重工业为基础的领域发展极大地带动了机床市场的发展，提高了对数控机床的需求。我国数控机床有着非常广泛的发展前景。但是，分析现阶段国内的数控机床的发展情况，发现虽然中档数控机床的发展有着明显的进步，但是，其所占的市场份额依然十分有限。另外，各种新型科学技术在数控机床中的应用，使得数控机床的功能得到了明显的完善，提高了数控技术在机械加工中的重要性。在未来的很长一段时间内，数控机床在现代制造业发展中的应用也必将越来越广泛。在这种情况下，数控机床领域也必然有着极为广阔的发展前景。而提高数控机床可靠性技术，在满足数控机床市场发展需求方面，发挥着十分重要的作用。

1.2 降低数控机床的故障率

近年来，我国数控机床的发展依然存在着很多问题，例如，缺乏较强的自主开发能力，缺乏先进性的功能部件，没有较高的产品自动化水平，数控机床的可靠性与精度保持性整体偏低等。这些问题的存在，不仅降低了数控机床的可靠性与性能稳定性，还对我国数控机床的销售与发展产生了严重的影响。虽然国内的数控系统MTBF 基本在10000H 以上，但国际上先进企业的数控系统MTBF 已经高达80000H。也就是说，与国外先进的数控水平相比，我国的数控技术还十分落后。另外，虽然我国的机床工业较之以前有了明显的变化，每年的数控机床生产量超过千台，但是，我国的机床水平还是整体偏低。

一些用户在使用过程中，并不能对数控机床的简单故障进行准确而正确的判断。一些数控机床的生产厂家也没有做好相应的售后服务，所以数控机床系统的开动率并不高。在我国工业化发展对数控机床需求逐渐增大，但国内数控技术又十分有限的形势下，国外的数控机床涌入我国市场，并占据较大的市场份额。在这种情况下，要想降低我国数控机床的故障率，提升我国数控机床的市场份额，就要加强数控机床可靠性技术的分析。

1.3 为民族装备制造业的振兴打好基础

提升数控机床的可靠性，不仅可以改善数控机床的使用现状，增强人们对国产数控机床的使用信心，还可以对我国数控机床市场的进一步发展产生积极性向，缩短我国与国外发达国家数控技术水平的差距。所以，提升数控机床可靠性技术，促进我国数控机床的稳定发展，在改善国产数控机床工业现状，实现民族装备制造业振兴方面有着积极的作用。

2 数控机床可靠性技术的影响因素

2.1 电源的影响

分析我国数控机床电气系统频繁出现故障的原因，主要与电源出现问题，或者电源干扰信号的正常传导有着直接的关系。因为强电设备会产生明显的脉冲噪声，而脉冲噪声就会对电子设备的正常工作产生影响，甚至使电源系统遭到污染。要想解决这一问题，就要对电气兼容性原理进行分析，并以此为基础降低电源的干扰，同时，采取一定的电源降噪措施。

2.2 数控系统安装不科学

为了降低数控机床运行过程中的故障发生率，要对数控系统进行正确的安装。如果工作人员，没有丰富的安装经验，没有较高的安装能力，或者在安装数控系统的时候，没有对安装手册进行分析，其安装操作和调试流程不符合安装手册中的要求，且存在着布线不规整，忽视电磁影响等问题，那么，就可能出现伺服东轴失控的问题。而一旦出现伺服东轴失控问题，相关零件的使用寿命就会缩短，数控机床运行过程中的故障发生率就会明显增大。

2.3 机电元器件的质量欠佳

目前，我国机电元器件和低压电气市场上，普遍存在着以假乱真、以次充好等现象。触发器、继电器、连接器以及键盘等部位，是故障高发部位。例如，继电器中的弹簧，如果没有较强的耐热性和耐疲劳性，那么，很有可能会出现绝缘材料失效、弹簧变形等问题，进而使继电器无法保持正常运行状态。而接插器和连接器的使用寿命也不长，使用过一段时间后，电阻就会增大，簧片的耐疲劳性非常大。如果将这些机电元器件应用到数控机床中，那么，数控系统的稳定运行将会受到严重的影响，甚至还会引起严重的安全事故。

3 数控机床可靠性技术的提升策略

3.1 对数控系统进行正确的操作

要想提升数控机床可靠性技术，就要对数控系统进行正确的操作。首先，要重视数控机床中的逻辑程序编写错误问题以及参数配置不合理问题。因为在数控系统的操作过程中，逻辑程序编写错误和参数配置不当，都会影响数控机床的正常使用。例如，数控机床中的螺距误差补偿功能，主要是对数控转台定位精度进行修正。如果参数设置不合理，那么，其误差积累问题就会越来越严重。如果没有对加减速时间进行合理的设置，将会对机床传动链产生影响，明显缩短数控机床的使用寿命。

其次，在加工小尺寸深孔的时候，用户需要借助数控系统中的宏功能来完成参数化编程，修改加工距、进给量以及进给速度等工艺参数，进而保证加工工作的高效率。最后，数控系统中还具有工号检索功能。这一功能可以对每个零件的加工进行检索，并在相应开关的辅助下，按照相应的程序对其进行加工处理。

3.2 提升布线与接地的科学合理性

要想提升数控机床可靠性技术，就要提升布线与接地的科学合理性。首先，地线具有一定的复杂性，数控机床小信号回路、直流电源工作回路和逻辑电路不能与继电器或者电磁阀回答进行混搭。所以针对数控机床系统机架箱等，一定要做好相应的接地处理。在接地处理过程中，一定要将接地电阻控制在1Ω 以下，且将横截面的面积控制在10mm2。其次，在具体的布线过程中，要确保弱电电路和强电电路之间不能混搭在一起，脉冲、平电线和输入输出之间需要保留一定的间距。

在这一过程中，需要严格遵循“强弱分开”的布线原则。最后，可编程控制器智能配置独立电源，并进行接地处理，严禁与其他设备串联接地。输入信号线也应当利用金属屏蔽线进行分隔，并通过金属蛇形管进行独立走线。

3.3 对伺服系统好数控系统设计的可靠性进行强化

要想提升数控机床可靠性技术，就要对伺服系统好数控系统设计的可靠性进行强化。首先，在数控系统设计过程中，要对不同机床的功能进行详细的分析，并以此为基础进行模块组建，加强模块化硬件方式的应用，确保数控系统具备一定的机械故障自动诊断功能、刀具管理功能、人机对话功能以及机床自保护功能。只有这样，才能延长数控机床的使用寿命，加强数控机床维修成本的控制，保证数控机床的稳定运行。

另外，伺服系统的性能，也会对数控机床的运行最大速率产生影响，要想保证控制系统和数控机床之间电传动的顺利进行，还需要对工作稳定性、定位跟踪精确度、零件表面质量以及生产效率等指标进行协调。在强化伺服系统可靠性的过程中，还可以对数字信号和交流替直流代替模拟信号进行充分的考虑。

4 结语

综上所述，提升我国数控机床可靠性技术可以满足数控机床市场的发展需求，降低数控机床的故障率，为民族装备制造业的振兴打好基础。要想提升数控机床可靠性技术，就要对数控系统进行正确的操作，提升布线与接地的科学合理性，对伺服系统好数控系统设计的可靠性进行强化。