精密诊断技术在维修过程中的应用

唐希瑞

摘  要：精密诊断技术是专用的测量仪器和测量方法，对设备故障做出检查的技术。它具有检测精度高、劳动强度低、对设备无损伤、维修指导意义强的特点，能预知、诊断、判断设备设施的故障，也能提供有效的维修指导意见。文章从理论出发，介绍了精密诊断的发展历史及应用范围;结合实际案例，阐明了精密诊断技术的实际应用意义。精密诊断技术的广泛引入，能够有效提升设备管理、故障判断、维修效率。

关键词：精密诊断;故障诊断;设备维修

精密诊断技术是设备维修技术不断进化的产物，它主要依靠计算机技术、电测量技术和信号处理技术。通过使用专用的检测设备、仪器，无需拆解设备，即可判明设备的工作状态，为设备的安装、调整、维修、维护提供重要的判断依据，极大地降低人员的劳动强度。它是有别于传统拆解、经验式维修技术的一门新技术。

精密诊断技术是维修技术的发展趋势，也是提高设备相关从业人员开展认知、管理、维修设备等业务必备技能的途径，还是企业维修技术现代化、智能化发展的必备路径。

1 精密诊断技术简介

1.1 精密诊断技术的定义及特点

精密诊断技术是使用精密的测量仪器和方法，对设备故障做出检查的技术。它包括以下特点：

诊断过程中，使用各种专用诊断设备;

精密诊断一般由具有一定经验的工程技术人员、维修技师、高级技师及相应专家在生产现场或诊断中心进行;

精密诊断能够对设备故障存在的部位及故障类型进行识别定位;

可根据检测结果预测设备寿命。

1.2精密诊断技术的发展

从20世纪60年代起，随着计算机技术、电子测量技术和信号处理技术的发展，极大地推进了信号处理分析技术的应用，精密诊断技术随着信号处理分析技术的大规模应用应运而生。可靠性分析、失效机理分析等学术研究都为精密诊断技术的发展创造了有利条件。20世纪70年代以后，精密诊断技术在发达国家得到了广泛应用。我国从20世纪80年代开始引进精密诊断技术，通过40年的发展，精密诊断技术已成为设备现代化管理的技术基础。

1.3 精密诊断技术的应用领域

通过精密诊断的检测结果，结合设备的故障率-寿命曲线，可以预测设备寿命，判明设备故障类型以及需要采取的维修措施。

2 精密诊断技术应用方法及案例

下面，结合我司内部使用最广泛的两款精密诊断工具，说明工具的原理、使用方法及應用案例。

2.1 激光干涉仪

1）激光干涉仪的组成及原理

激光干涉仪由接收器、激光器、固定反射镜、可变反射镜、温度传感器及辅助工具组成，使用过程中，需配置计算机用于数据处理计算。

激光干涉仪是测量位移长度的测量仪器。它通过检查固定反射镜和可变反射镜之间的位移与设定位移间的差距来反应位移的精度。

2）应用范围及使用方法

激光干涉仪一般用于机床的精度检测及量具的检定。量具检定的方法比较简单，根据仪器的检测结果对量具进行补正;机床位移精度的检测与调整比较繁琐复杂，需要遵循以下步骤：

确定位移范围：检查机床参数，检查范围;

编制程序：编制被测机床的位移测量程序，并进行试机，确认安全;

设定激光干涉仪：将激光干涉仪安装至被测机床，设定计算机的采集程序;

测量：按下启动按钮，开始测量;

判断及补偿：根据计算机采集的结果，可以判断机床的精度是否合格。按需将软件生成的螺距补偿值填入机床;

复测：再次运行检测程序进行检测，检查机床精度是否合格。

3）典型案例

案例：某立式加工中心，Y轴加工尺寸超差，需结合检测结果确定维修方案。

通过检测，设备误差最高处达-0.025mm，无法满足相应的工艺需求。经过补偿后，有效工艺范围内误差降低至0.002mm，节约更换零件成本两万元。

2.2 球杆仪

1）球杆仪的组成及原理

球杆仪系统由球杆仪、接收器、磁力底座、工具杯、设定球及辅助工具等组成。

球杆仪实时检测机床运行过程中两插补轴的微小位移差异，并输送至计算机进行数据计算，通过专用软件，可以测量出机床运行过程中的几何精度误差、定位误差等动态运行结果，也能检测出机床自身的垂直度、伺服参数等硬件健康度，专用软件能够输出相应的指导维修意见，提高设备维修的准确性。

2）应用范围及使用方法

根据检测结果，能够对设备零部件的安装情况做出判断，也能对机床的伺服性能进行检测，可在不试切零件的情况下，调整机床的伺服参数。

在使用过程中，需按照如下步骤进行：

确定测量参数：根据机床的测量需求，确定待测平面、轴、回转旋向，根据机床尺寸大小，确定球杆仪的长度;

编制程序：根据机床球杆仪的长度，编制或生成测量程序，并运行检查安全;

设定球杆仪：将球杆仪系统安装至被测机床;设定计算机采集程序;

测量：按下启动按钮，开始测量;

查看结果：根据计算机输出结果，可以判断机床的圆度是否合格。需要进行调整的，可根据实测结果，调整机床参数;

复测：再次运行检测程序进行检测，检查机床精度是否合格。

3）典型案例

案例一：某机床项修更换X轴导轨，需要检查导轨安装是否合格（直线度：±0.03mm）。

经球杆仪检查，安装完成后，X轴导轨直线度为-0.0295mm，满足±0.03mm之要求，说明导轨安装合格，节约X轴拆装时间4天、吊装成本近一万元。

案例二：某机床加工出的零件在第二及第三象限交界处存在月牙状接刀痕，不合格。

通过球杆仪检测结果判断，Y方向存在伺服不匹配故障。调整伺服系统反向间隙加速参数后产品接刀痕消除。

3 精密诊断技术的应用意义

引入应用精密诊断技术，对现代化的设备管理有重要意义：

保障设备安全运行，防止意外停机事故;

保证设备的精度，维持产品质量;

实施预防维修，节约维修的人力和财力成本;

避免因设备事故造成危难性灾害;

良好的设备管理为企业带来潜在的经济效益。

4 结论开展设备精密诊断的最终目的是服务生产经营，最大化降低设备的停机时间，提高设备的运行指标，提高设备管理部门对设备状态、劣化趋势的认知、管理、控制、维修能力，最大化延长设备的使用寿命。

精密诊断技术和工具的广泛引入虽然存在一定的配备及人力成本，但能够有效提升设备管理、故障判断、维修效率，降低设备全周期过程中的成本，对公司的设备管理及维修工作具有重要意义。

参考文献：

[1] 安田贤司，胡风（译）.激光干涉仪[J].现代计量测试，1995.（2）：40-43.

[2] 金积善.激光干涉仪计算电路原理[J].计量技术，1980.（5）：14-18.

[3] 刘焕牢，李斌，师汉民.基于球杆仪数控机床误差补偿方法研究[J].工具技术：2003.39：41-42.