石爍宇 蔡雪松

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各個行業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展期前景，制造業(yè)作為國民經(jīng)濟健康持續(xù)發(fā)展中不可或缺的組成部分，逐漸成為支柱型產(chǎn)業(yè)，成為我國當前發(fā)展規(guī)劃的首要產(chǎn)業(yè)。在生產(chǎn)制造領域，數(shù)控機床作為其重要載體，其發(fā)展水平好壞受到社會各界廣泛的關注。就數(shù)控機床發(fā)展本質而言，不僅影響到交通行業(yè)，同時還會影響到航天行業(yè)發(fā)展，當前我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀來看，呈現(xiàn)高精密和高速發(fā)展特性，并逐漸朝著智能化和柔性化方向發(fā)展，但是機床質量卻始終存在問題，數(shù)控機床電氣系統(tǒng)可靠性迫切需要改善。由此，本文主要就數(shù)控機床電氣系統(tǒng)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(shù)控機床；電氣系統(tǒng)；可靠性；高精密性

數(shù)控機床是伴隨科學技術水平快速發(fā)展衍生出來的，經(jīng)過不斷發(fā)展和完善，被廣泛應用在生產(chǎn)制造領域，取得了較為可觀的成效。數(shù)控機床在實踐應用中，較之傳統(tǒng)機床而言，有著較為突出的優(yōu)勢，具有高速、高精密特點，能夠節(jié)省人力資源成本，避免浪費現(xiàn)象的出現(xiàn)，大大提升生產(chǎn)效率，為制造企業(yè)創(chuàng)造更大經(jīng)濟效益。但是由于我國數(shù)控機床技術更多是依賴國外進口，國產(chǎn)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(shù)控機床技術發(fā)展。由此看來，加強對數(shù)控機床可靠性研究是十分有必要的，有助于為后續(xù)研究和實踐應用提供參考依據(jù)。

1 數(shù)控機床概述

數(shù)控機床，顧名思義是一種先進的數(shù)字化機床，主要是由電氣系統(tǒng)、防護裝置、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及主軸組建等眾多部分組成。其中數(shù)控機床中的電氣系統(tǒng)是其中核心部分，承擔著數(shù)控機床各個部件協(xié)調作業(yè)的職責，內部結構較為復雜，接收控制面板發(fā)出的指令，傳送到機床各個部門，控制機床運行狀態(tài)[1]。電氣系統(tǒng)包含數(shù)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(shù)控機床的中樞，數(shù)控系統(tǒng)使用好壞直接影響到數(shù)控機床性能的發(fā)揮，能否正常執(zhí)行生產(chǎn)任務。所以，加強對數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控機床企業(yè)憑借自身強大的經(jīng)濟實力和技術工藝，占據(jù)了我國數(shù)控機床的半壁江山，能否有效提升數(shù)控機床可靠性，已經(jīng)成為我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的首要待解決問題之一。

2 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)可靠性低的原因

隨著近些年數(shù)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(shù)控機床作為一種先進的技術工藝，容易出現(xiàn)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(shù)控機床中核心組成部分，出現(xiàn)故障率較高，將直接影響到數(shù)控機床設備的正常運行。經(jīng)過大量實踐證明，數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障多數(shù)是由國產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)的機電元件質量差異較大。

經(jīng)國外權威數(shù)據(jù)統(tǒng)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(chǎn)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(shù)控機床電氣系統(tǒng)可靠性的措施

3.1 可靠性設計

數(shù)控機床電氣系統(tǒng)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(shù)控機床制造和生產(chǎn)管理實現(xiàn)。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(shù)控機床電氣系統(tǒng)產(chǎn)品質量偏低，在生產(chǎn)制造過程中缺乏科學可靠的數(shù)據(jù)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(shù)控機床設計的主要方法之一，是指對產(chǎn)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(yōu)化設計，切實提升產(chǎn)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(shù)控系統(tǒng)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(huán)境應力的降額。所以在數(shù)控機床電氣系統(tǒng)設計階段，首先需要結合實際要求留有余量，在環(huán)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(shù)控機床的可靠性。

3.3 先進的裝配工藝和制造技術

數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，需要通過對設備的制造和裝配實現(xiàn)，如果裝配工藝水平差，那么可能保證數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控電氣系統(tǒng)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(fā)力度，有計劃、有組織的進行控制和管理。與此同時，對于數(shù)控電氣系統(tǒng)進行可靠性論證，制定科學合理的考核方法，以此來提升數(shù)控機床電氣系統(tǒng)可靠性。

參考文獻：

[1]王丹娜，李劍雄.數(shù)控機床電氣系統(tǒng)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(shù)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(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)可靠性增長研究[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2013，26（6）：43-46.