淺析數控機床電氣系統可靠性

石爍宇 蔡雪松

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，各個行業呈現良好的發展期前景，制造業作為國民經濟健康持續發展中不可或缺的組成部分，逐漸成為支柱型產業，成為我國當前發展規劃的首要產業。在生產制造領域，數控機床作為其重要載體，其發展水平好壞受到社會各界廣泛的關注。就數控機床發展本質而言，不僅影響到交通行業，同時還會影響到航天行業發展，當前我國數控機床發展現狀來看，呈現高精密和高速發展特性，并逐漸朝著智能化和柔性化方向發展，但是機床質量卻始終存在問題，數控機床電氣系統可靠性迫切需要改善。由此，本文主要就數控機床電氣系統可靠性進行分析，結合實際情況，就其中存在的問題，提出合理的改善措施。

關鍵詞：數控機床；電氣系統；可靠性；高精密性

數控機床是伴隨科學技術水平快速發展衍生出來的，經過不斷發展和完善，被廣泛應用在生產制造領域，取得了較為可觀的成效。數控機床在實踐應用中，較之傳統機床而言，有著較為突出的優勢，具有高速、高精密特點，能夠節省人力資源成本，避免浪費現象的出現，大大提升生產效率，為制造企業創造更大經濟效益。但是由于我國數控機床技術更多是依賴國外進口，國產機床質量偏低，在可靠性同國外機床存在明顯的差異，嚴重制約我國數控機床技術發展。由此看來，加強對數控機床可靠性研究是十分有必要的，有助于為后續研究和實踐應用提供參考依據。

1 數控機床概述

數控機床，顧名思義是一種先進的數字化機床，主要是由電氣系統、防護裝置、液壓系統、傳動系統、冷卻系統以及主軸組建等眾多部分組成。其中數控機床中的電氣系統是其中核心部分，承擔著數控機床各個部件協調作業的職責，內部結構較為復雜，接收控制面板發出的指令，傳送到機床各個部門，控制機床運行狀態[1]。電氣系統包含數控單元、伺服放大器、伺服電機、編碼器、光柵尺，檢測開關、電磁閥還可以有變頻器和繼電器等。

作為數控機床的中樞，數控系統使用好壞直接影響到數控機床性能的發揮，能否正常執行生產任務。所以，加強對數控系統可靠性研究是必然選擇，同時成為用戶在選購機床最主要的衡量標準，在當前競爭愈加激烈的市場中，國外數控機床企業憑借自身強大的經濟實力和技術工藝，占據了我國數控機床的半壁江山，能否有效提升數控機床可靠性，已經成為我國數控機床產業持續發展的首要待解決問題之一。

2 數控機床電氣系統可靠性低的原因

隨著近些年數控機床在制造領域的廣泛應用，社會各界對其認知水平有了顯著提高，數控機床作為一種先進的技術工藝，容易出現毛病的部分多為電氣控制部分，只有少部分原因是由于機械部分造成的[2]。電氣控制作為數控機床中核心組成部分，出現故障率較高，將直接影響到數控機床設備的正常運行。經過大量實踐證明，數控機床電氣系統故障多數是由國產機電質量元件質量不高造成的，就我國機電元件質量差的問題來看，主要體現在檢測開關、繼電器、電磁閥、信號通訊電纜及電源供給模塊和PLC輸入輸出模塊等方面，同國外生產的機電元件質量差異較大。

經國外權威數據統計得出，計算機故障問題有超過九成是由于電源自身故障導致的，強電設備對于電源存在不同程度的額影響，在實際運行中會產生較強的脈沖噪聲，這種噪聲通過多種途徑傳到到設備各個部分，影響電子設備的正常運行[3]。所以，針對此類問題，需要結合電磁兼容性原理，從電源方面采取措施，抑制外界的脈沖干擾。

3 提高數控機床電氣系統可靠性的措施

3.1 可靠性設計

數控機床電氣系統可靠性大小有很大一部分原因是在設計階段決定的，通過對數控機床制造和生產管理實現。一般說來，只要能夠提升可靠性的設計技術，都可以將其稱之為可靠性設計，但是由于當前我國數控機床電氣系統產品質量偏低，在生產制造過程中缺乏科學可靠的數據信息，所以難以切實的對機床可靠性進行預估和評價。我國在機床設計階段可靠性措施主要有以下幾種，包括健全可靠性設計準則、可靠性設計檢查表以及設計評審，對于存在的故障問題進行可靠性改進設計。其中可靠性設計準則是日本數控機床設計的主要方法之一，是指對產品故障和危害程度進行分析，以此為基礎，選擇更為可靠的元器件，進行優化設計，切實提升產品的可靠性[4]。

3.2 電源設計

通過大量實踐證明，如果想要提升數控系統可靠性，首先需要結合實際需要，解決電源問題，以此為突破口，強化電源適應能力。由此，應選擇降額設計技術，選擇功率器件和電源濾波器等，其中主要內容包括對電流和電壓進行降額，還包括對溫度、振動等環境應力的降額。所以在數控機床電氣系統設計階段，首先需要結合實際要求留有余量，在環進結構設計中充分考慮到抗振和散熱方面技術的選擇，以求進一步提升數控機床的可靠性。

3.3 先進的裝配工藝和制造技術

數控系統的可靠性，需要通過對設備的制造和裝配實現，如果裝配工藝水平差，那么可能保證數控系統的可靠性，所以需要構建完整的可靠性體系。制造和裝配工藝落后，那么就需要手工勞動，耗費大量人力資源，加劇成本。在硬件方面很難有效提升數控電氣系統可靠性，所以針對此類問題，需要盡快建立可靠性保證體系，加大軟件研發力度，有計劃、有組織的進行控制和管理。與此同時，對于數控電氣系統進行可靠性論證，制定科學合理的考核方法，以此來提升數控機床電氣系統可靠性。

參考文獻：

[1]王丹娜，李劍雄.數控機床電氣系統可靠性概述[J].商品與質量·學術觀察，2012，12（7）：307.

[2]曲在先.提高數控機床PLC的可靠性探討[J].城市建設，2012，13（10）.

[3]吳憲.提高機床PLC的可靠性探討[J].城市建設，2012，22（10）.

[4]朱偉，趙中敏.數控機床電氣控制系統可靠性增長研究[J].電子產品可靠性與環境試驗，2013，26（6）：43-46.