高精度數(shù)控機(jī)床模塊化維修

■ 中國重汽集團(tuán)濟(jì)南橋箱有限公司 （山東濟(jì)南 250022） 劉勝勇

目前，國內(nèi)眾多企業(yè)正快速實(shí)施智能化制造，向構(gòu)建高柔性、高效率的智能工廠邁進(jìn)。具有高精度、高效率、柔性化、大容量及加工靈活可變等特點(diǎn)的機(jī)床，有的使用FANUC等數(shù)控系統(tǒng)，有的內(nèi)嵌研齒或配對等特定軟件，有的使用Windows工控機(jī)，有的裝入尺寸形位檢測等專用軟件，有的使用人機(jī)界面（HMI）等。因此，對它們準(zhǔn)確地進(jìn)行故障診斷與快速維修也越來越重要。

1. 關(guān)鍵技術(shù)

（1）確立模塊化思想 實(shí)施高精度（數(shù)控）機(jī)床模塊化維修，可以高度概括品種繁多的數(shù)控機(jī)床的工作原理，大致均是利用數(shù)字化的邏輯電信號控制機(jī)床的運(yùn)動過程，以獲得所需的輪廓軌跡和相應(yīng)的控制功能，此過程包含工件夾緊/松開、刀具選擇、刀具與工件的相對位置、切削液開/關(guān)、主軸運(yùn)行、伺服驅(qū)動、各機(jī)械耦合部件的潤滑及相應(yīng)部位的冷卻降溫等方面。簡言之，數(shù)控機(jī)床就類似人的一只手，工作時它抓著刀具或工件，按照預(yù)定軌跡控制刀具或工件沿運(yùn)動方向前進(jìn)，最終加工出滿足用戶要求的零件形狀或?qū)崿F(xiàn)應(yīng)有的用途。其刀具可以是割炬（如火焰、等離子、激光束、水射流和電極絲等）、焊槍（如單絲焊槍和雙絲焊槍等）、噴槍、車刀、鉆頭、銑刀、砂輪、銑齒刀/插齒刀及刻針等。

（2）提出四步到位法維修規(guī)范 四步到位法維修是維修人員在了解設(shè)備宏觀組成結(jié)構(gòu)以及設(shè)計制造過程中系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的零部件的基礎(chǔ)上，遵照“故障記錄到位→診斷分析到位→故障維修到位→維修記錄到位”四個步驟，快速處理機(jī)床故障的一種具有綜合性特點(diǎn)的維修方法。

1）故障記錄到位。機(jī)床故障時，操作者先停機(jī)保護(hù)現(xiàn)場，一般不要切斷電源，再詳細(xì)記錄故障細(xì)節(jié)并及時通知維修人員。故障記錄的內(nèi)容主要有：時間、操作內(nèi)容、報警和其他情況等。

2）診斷分析到位。維修人員要立足于以往維修經(jīng)驗的積累，綜合運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)床模塊化維修方法——原理分析法、報警信息分析法、數(shù)據(jù)/狀態(tài)檢查法、在線監(jiān)控法、隔離法、強(qiáng)迫閉合法、程序測試法及工作介質(zhì)流向法等，對故障進(jìn)行診斷分析以快速判斷故障的可能原因和部位。

3）故障維修到位。對磨損或損壞的機(jī)械零部件測繪、更換并檢測精度，對電氣元件、印刷電路板進(jìn)行簡單維修或整體更換，對機(jī)床參數(shù)或加工程序進(jìn)行修改等。最后確認(rèn)各環(huán)節(jié)無誤后，機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)并試切工件。

4）維修記錄到位。機(jī)床復(fù)轉(zhuǎn)后，維修人員需將維修過程寫入《設(shè)備檔案》存檔，以便日后查閱。

（3）提煉故障診斷分析技法 故障的診斷分析是機(jī)床維修的關(guān)鍵一步。通常采取一定的方法或組合幾種方法來進(jìn)行故障的診斷分析，以迅速查明故障原因并排除；也可制定針對性措施，預(yù)防故障的再發(fā)生。針對高精度數(shù)控機(jī)床模塊化維修項目提煉出了三大維修技法及其13個維修子方法。用于機(jī)床電氣故障分析的原理分析法、報警信息分析法、數(shù)據(jù)/狀態(tài)檢查法、在線監(jiān)控法、測量比較法、隔離法、強(qiáng)迫閉合法及程序測試法合稱為電信號演繹法；用于機(jī)床輔助裝置上非電氣故障分析的原理分析法、直觀檢查法、測量比較法及隔離法等合稱為工作介質(zhì)流向法；用于設(shè)備機(jī)械故障分析的原理分析法、直觀檢查法、測量比較法、敲擊法和隔離法等合稱為機(jī)械動作耦合法。電信號演繹法適用場合及可能案例見表1。

表1 電信號演繹法適用場合及可能案例

2. 國內(nèi)外同類技術(shù)

（1）企業(yè)狀況 我公司某部在用主要設(shè)備既有1.32億元的4條錐齒輪柔性自動線（兩條主動錐齒輪+2條從動錐齒輪）、1.5億元的13臺德國Oerlikon機(jī)床、521.36萬元的8臺濟(jì)南四機(jī)CNC磨床、162.10萬元的兩臺LGMazak車削中心和323.47萬元的7臺重慶滾齒機(jī)等，還有0.26億元的4條熱處理連續(xù)線和426.74萬元的滲碳多用爐等。受操作人員技能水平、維修人員業(yè)務(wù)能力、管理人員維護(hù)意識及售服人員遠(yuǎn)在外地等因素影響，一旦上述機(jī)床發(fā)生故障，一是生產(chǎn)停滯、損失巨大，二是操作人員和維修人員束手無策，三是需要長時間等待廠家技術(shù)人員上門服務(wù)，四是維修、培訓(xùn)費(fèi)用額度高。

（2）國內(nèi)外現(xiàn)狀 國內(nèi)外機(jī)床型號繁多，所用數(shù)控系統(tǒng)、變頻器等零部件的品牌眾多。其中既有德國進(jìn)口齒輪機(jī)床，又有韓國、日本機(jī)器人，還有國內(nèi)磁粉探傷和熱處理等專業(yè)設(shè)備。維修人員既要掌握這些設(shè)備的模塊化結(jié)構(gòu)組成，又要全面熟悉這些設(shè)備的電氣控制原理并細(xì)致總結(jié)實(shí)地維修案例。

（3）模塊化維修的競爭力 實(shí)施高精度（數(shù)控）機(jī)床模塊化維修，可使設(shè)備工程師及廣大維修人員在面對公司FANUC或SINUMERIK等系統(tǒng)的數(shù)百臺數(shù)控機(jī)床的故障維修時，能夠舉一反三，簡化機(jī)床故障分析過程，提高維修效率和縮短機(jī)床停機(jī)時間，確保產(chǎn)品加工質(zhì)量及生產(chǎn)節(jié)拍（尤其是瓶頸式生產(chǎn)環(huán)節(jié)）的連續(xù)性，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)。

3. 結(jié)語

高精度（數(shù)控）機(jī)床模塊化維修項目現(xiàn)已取得良好的社會效果，在企業(yè)中產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。