分析高精密立式磨床故障及優(yōu)化措施

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1、分析高精密立式磨床故障及優(yōu)化措施 摘 要：我國(guó)國(guó)產(chǎn)的高速高精度磨床在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中常有故障問(wèn)題發(fā)生，不僅導(dǎo)致其精確度有所下降，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)的工期與企業(yè)所獲得經(jīng)濟(jì)利益也造成了極其不良的影響，此問(wèn)題引起了我國(guó)相關(guān)部門(mén)的高度重視。為了有效的減少高速高密度磨床事故發(fā)生的概率，提高磨床的MTBF，提升產(chǎn)生質(zhì)量，提升企業(yè)的綜合能力，相關(guān)技術(shù)人員對(duì)多臺(tái)國(guó)產(chǎn)的磨床設(shè)備進(jìn)行跟蹤調(diào)查。對(duì)高速高精度磨床在使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障類(lèi)型以及造成的根本原因進(jìn)行調(diào)查，并且反復(fù)的深入研究。最終找出我國(guó)國(guó)產(chǎn)高速高精度磨床的生產(chǎn)技術(shù)缺陷所在，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改良，達(dá)到改善高速高精度磨床的質(zhì)量和使用性能的最終目的。

2、 關(guān)鍵詞：高精密立式磨床;機(jī)械故障;優(yōu)化措施 高精度立式磨床因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越多技術(shù)人員的青睞，因?yàn)樵撛O(shè)備可以對(duì)同一部件進(jìn)行多項(xiàng)削磨工作，同時(shí)加工速度快，尺寸精確，生產(chǎn)線穩(wěn)定。如今在我國(guó)航天領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域等多領(lǐng)域的高精度零部件加工中廣泛應(yīng)用。但是深入研究發(fā)現(xiàn)我國(guó)國(guó)產(chǎn)的高精度立式磨床再生產(chǎn)過(guò)程中常有機(jī)械故障發(fā)生，并沒(méi)有將磨床的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)良好的發(fā)揮出來(lái)。但是我國(guó)市場(chǎng)對(duì)于該設(shè)備有著較大的需求量，如果此問(wèn)題不能得到良好的改善，會(huì)嚴(yán)重的影響我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，所以對(duì)于國(guó)產(chǎn)高精度立式磨床的優(yōu)化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求。下面就對(duì)此內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的闡述，希望對(duì)相應(yīng)的技術(shù)人員有所幫助，促進(jìn)

3、我國(guó)高精度立式磨床的發(fā)展。 1 高精密磨床的故障部位分析 1.1 高精密磨床故障統(tǒng)計(jì) 我國(guó)某科研機(jī)構(gòu)在二零一二年至二零一三年，相應(yīng)的科研人員對(duì)七臺(tái)高精度立式磨床進(jìn)行跟蹤調(diào)查，對(duì)其一年中的故障信息進(jìn)行收集和整理得出數(shù)據(jù)，一年中七臺(tái)機(jī)械設(shè)備共發(fā)生事故達(dá)九十四次。根據(jù)相關(guān)的規(guī)定了解到磨床設(shè)計(jì)應(yīng)用的目標(biāo)是故障發(fā)生的時(shí)間間隔盡可能的達(dá)到一千小時(shí)。根據(jù)收集的信息通過(guò)科學(xué)計(jì)算得知磨床在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程的平均故障間隔為八百二十五點(diǎn)七小時(shí)，與既定的標(biāo)準(zhǔn)相差很遠(yuǎn)，所以對(duì)于機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行研究是非常有價(jià)值的，尋找有效的改善措施促進(jìn)我國(guó)磨床生產(chǎn)應(yīng)用達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)。 1.2

4、 高精密磨床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 該高精密磨床是立式床身設(shè)計(jì)，閉式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)、立磨頭、臥磨頭與X、Y、Z軸一起實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能密集，更容易發(fā)生故障。下面就對(duì)該型磨床進(jìn)行FMECA（FailureMode，EffectsandCriticalitya-nalysis，故障模式影響及危害性分析）。 2 磨床的故障模式及危害度分析 2.1 高精密立式磨床子系統(tǒng)構(gòu)分析 對(duì)該型高精密磨床劃分子系統(tǒng)并定義代碼為：電氣子系統(tǒng)H、進(jìn)給子系統(tǒng)D、磨削子系統(tǒng)E、液壓子系統(tǒng)L、冷卻子系統(tǒng)G、潤(rùn)滑子系統(tǒng)W和CNC子系統(tǒng)V。通過(guò)對(duì)該型磨床故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，并按照相

5、關(guān)公式，計(jì)算出各子系統(tǒng)所發(fā)生故障的頻率、危害度CRI如表1所示。 2.2 故障模式及危害度分析 從FMECA結(jié)果可知該磨床電氣子系統(tǒng)V、進(jìn)給子系統(tǒng)D、CNC子系統(tǒng)H是該磨床可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。因此應(yīng)對(duì)這三個(gè)高危害度子系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出影響磨床子系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。 2.3 高精密磨床的故障原因分析 想要解決磨床的故障問(wèn)題必須要找尋導(dǎo)致其故障發(fā)生的根本原因，同樣一項(xiàng)故障類(lèi)型導(dǎo)致其發(fā)生的原因也是有多種的。下面就對(duì)危害較為嚴(yán)重的機(jī)械故障類(lèi)型的原因進(jìn)行詳細(xì)的闡述。當(dāng)機(jī)床在工作過(guò)程中轉(zhuǎn)臺(tái)并不浮啟動(dòng)時(shí)，可能是轉(zhuǎn)臺(tái)浮動(dòng)間隙中存有其它的物質(zhì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺(tái)卡死，還可能是

6、長(zhǎng)時(shí)間機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)潤(rùn)滑油缺少或是應(yīng)用潤(rùn)滑油質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部并沒(méi)有形成一定的油膜，軸瓦材料應(yīng)用不合理，也會(huì)導(dǎo)致該故障的發(fā)生。 第二個(gè)危害較為嚴(yán)重的故障時(shí)CNC系統(tǒng)元器件損壞，第一點(diǎn)技術(shù)人員采購(gòu)的電子元件質(zhì)量不合格，所以在應(yīng)用時(shí)直接損壞，第二點(diǎn)是購(gòu)買(mǎi)的元器件屬于市場(chǎng)淘汰產(chǎn)品，第三點(diǎn)是因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，加工過(guò)程中存在較為頻繁的過(guò)壓、過(guò)載現(xiàn)象。 3 提高磨床可靠性的建議與措施 為提高磨床的可靠性，必須根據(jù)該磨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、故障模式進(jìn)行故障分析，找出其薄弱環(huán)節(jié)及其故障發(fā)生原因;提出相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)措施并反饋給企業(yè)的設(shè)計(jì)、管理、制造裝配和銷(xiāo)售服務(wù)等

7、部門(mén)，有效地消除該型磨床的早期故障提高其的可靠性水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 3.1 針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)不浮起的預(yù)防措施 及時(shí)清理轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部間隙的雜質(zhì)。選擇高質(zhì)量的潤(rùn)滑油并定時(shí)更換潤(rùn)滑油，采用開(kāi)環(huán)形油槽，改善油膜的形成。對(duì)軸承的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若溫度過(guò)高則擴(kuò)張冷卻液的長(zhǎng)度和面積，促進(jìn)潤(rùn)滑油的流動(dòng)，降低溫度。要對(duì)軸瓦材料巴氏合金進(jìn)行改良，在加熱的軸瓦上涂抹焊錫或純錫來(lái)控制軸瓦的溫度。使用質(zhì)量好可靠性高的罩殼防止切削液滲漏或泄露。 3.2 針對(duì)主軸抱死的預(yù)防措施 一般動(dòng)靜壓軸承的軸瓦間隙在0.008～0.025mm之間，若軸瓦是長(zhǎng)式的，在考慮主軸抱死綜合誤差等因素以后，

8、可取為0.015～0.025mm?？刂坪弥鬏S轉(zhuǎn)速使其不要過(guò)高。定期檢查軸瓦間是不是有充足的潤(rùn)滑油且潤(rùn)滑油應(yīng)定期更換。對(duì)選用的軸瓦進(jìn)行精刮以清除毛刺，確保軸瓦達(dá)到規(guī)定的尺寸和表面粗糙度。確保軸瓦安裝時(shí)已清洗干凈、油內(nèi)沒(méi)有臟物。 3.3 針對(duì)CNC元器件損壞的預(yù)防措施 對(duì)外購(gòu)件進(jìn)行采購(gòu)時(shí)要嚴(yán)格檢驗(yàn)控制好元器件的質(zhì)量。根據(jù)本文對(duì)該型磨床的FMECA結(jié)果對(duì)其進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化，如降額設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)等，并針對(duì)設(shè)計(jì)不合理的地方給予改進(jìn)。安裝過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)器;通過(guò)數(shù)控程序限制主軸轉(zhuǎn)速使其不要過(guò)高。對(duì)操作和維護(hù)人員進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)使用與維護(hù)方面的培訓(xùn)，確保定期的

9、日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除故障隱患。 3.4 提高磨床可靠性的一些措施 提高磨床的可靠性設(shè)計(jì)水平，在可靠性設(shè)計(jì)時(shí)要求工程師主動(dòng)尋找故障，消除故障隱患。做好企業(yè)外購(gòu)件質(zhì)量評(píng)估和供應(yīng)商選擇工作，綜合質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)因素選擇最好的供應(yīng)商。對(duì)制造加工和裝配工人開(kāi)展可靠性培訓(xùn)，提高磨床的制造和裝配水平;簡(jiǎn)化制造和裝配過(guò)程以減少工藝缺陷。建立以可靠性管理為核心的磨床質(zhì)量管理體系，對(duì)設(shè)計(jì)、制造、裝配、試驗(yàn)、售后服務(wù)等進(jìn)行有效的監(jiān)管。建立磨床的早期故障試驗(yàn)和消除體系。針對(duì)該磨床的故障分析結(jié)果，當(dāng)樣機(jī)試制完成后應(yīng)對(duì)這幾個(gè)高危害度子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，消除故障隱患，保證磨床較高的整機(jī)可靠性。 參考文獻(xiàn) [1]鄒雪巍，劉傳金.淺談大型數(shù)控龍門(mén)導(dǎo)軌磨床關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2012（1）. [2]楊志偉，任工昌，孟勃敏.加工中心故障模式的可靠性分析[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2011（10）. 第 5 頁(yè) 共 5 頁(yè)