關(guān)于MAG加工中心故障特點(diǎn)探析
機(jī)床在投人使用后，因?yàn)樽陨硐到y(tǒng)和外界環(huán)境 作用會(huì)不間斷地發(fā)生各種各樣的故障。對(duì)加工中心 的故障特點(diǎn)，人們會(huì)根據(jù)自己的主觀接觸和認(rèn)識(shí)會(huì) 有不同的看法。有人認(rèn)為電控系統(tǒng)是加工中心的故 障高發(fā)區(qū)，也有人認(rèn)為機(jī)械故障占加工中心的主要 部分。對(duì)每個(gè)觀點(diǎn)，人們都會(huì)有自己的依據(jù)。本文根 據(jù)上汽通用五菱發(fā)動(dòng)機(jī)制造部加工中心從2010年 到2012年的故障數(shù)據(jù),分別從故障部位和部位失效 模式探討了加工中心的故障特點(diǎn)，并提出針對(duì)性的 方法以提高機(jī)床的可靠性本文討論的加工中心為MAG的臥式加工中心， 由電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、氣動(dòng)系 統(tǒng)、機(jī)床夾具、機(jī)床防護(hù)裝置組成，采用31i-AFANUC 精工系統(tǒng)。 1 MAG加工中心故障部位分布 MAG加工中心故障部位分布見(jiàn)表1。 表1 MAG加工中心故陣部位分布 序號(hào) 故障部位 故障次數(shù) 故障比例 1 電控系統(tǒng) 133 24.54% 2 換刀系統(tǒng) 25 4.61% 3 主軸系統(tǒng) 27 4.98% 4 工裝夾具 2J8 40.22% 5 液壓系統(tǒng) 7 1.29% 6 冷卻系統(tǒng) 61 11.25% 7 潤(rùn)滑系統(tǒng) 0 0.00% 8 氣動(dòng)系統(tǒng) 0.18% 9 軸伺服系統(tǒng) 24 4.43% 10 機(jī)床防護(hù) 46 8.49% 總數(shù) 542 100.00% 從表1的數(shù)據(jù)可以看出，工裝夾具故障所占的 比例最大，為40.22 %，其次是電控系統(tǒng)為24.54 %。 工裝夾具作為定位系統(tǒng)，直接與工件進(jìn)行接觸,所處環(huán)境惡劣，運(yùn)動(dòng)元件組成的系統(tǒng)復(fù)雜，因此不難 解釋工裝夾具故障率高的問(wèn)題。工裝夾具故障主要 體現(xiàn)在定位失效。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示,夾具越復(fù)雜， 故障率越高。夾具復(fù)雜程度源于工件的定位要求。工 裝夾具定位是否可靠直接影響工件的加工質(zhì)量。工 件質(zhì)量是評(píng)判機(jī)床加工能力的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。因此，保證 工裝夾具的穩(wěn)定性，就能夠有效提高工件質(zhì)量的穩(wěn) 定性。 工裝夾具與工件直接接觸，會(huì)使工裝夾具元件 產(chǎn)生斷裂、變形、表面磨損等問(wèn)題。控制質(zhì)量,就必須 控制夾具的定位元件。MAG機(jī)床關(guān)鍵定位元件均采 用合金材料且表面硬度要求高。定位元件直接與工 件接觸,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，定位元件會(huì)磨損。實(shí)現(xiàn)定位 的執(zhí)行元件主要是各類夾緊頭與油缸。有翻轉(zhuǎn)夾具 的工位故障率相對(duì)其他沒(méi)有翻轉(zhuǎn)夾具的立式夾具要 高得多。從翻轉(zhuǎn)夾具到臥式夾具，缸體夾歪的故障造 成的后果很?chē)?yán)重，夾緊頭和油缸都會(huì)斷裂和變形。 MAG機(jī)床用到翻轉(zhuǎn)夾具的有三個(gè)工位。從統(tǒng)計(jì) 的數(shù)據(jù)看，這三個(gè)工位故障頻次最高。MAG的上料翻 轉(zhuǎn)夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，依靠一個(gè)錐形桿在夾緊過(guò)程 進(jìn)行自定位，同時(shí)左右向依靠一個(gè)限位塊進(jìn)行定位。 翻轉(zhuǎn)定位的穩(wěn)定性依賴工件本身以及夾具上的對(duì)中 裝置。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，工件夾歪具體原因有如下幾點(diǎn)： 夾具定位零部件損壞故障； 夾具機(jī)構(gòu)松動(dòng)； 夾具機(jī)構(gòu)卡死； 傳感裝置誤感應(yīng)； 工件本身問(wèn)題。查看MAXIMO系統(tǒng)故障記錄， 發(fā)現(xiàn)由于夾具零部件損壞導(dǎo)致的工件夾歪占少部分。 工件定位的好壞，主要依靠氣隙傳感器的檢測(cè) 功能。氣隙傳感器能夠?qū)⑿孤┑臍饬髁哭D(zhuǎn)換成間隙 值，使我們能夠直觀的判斷工件定位情況。理論上，工件必須在X/Y/Z/U/V/W六個(gè)自由度上都受到約束。 當(dāng)工件受力產(chǎn)生變化時(shí)，工件離開(kāi)定位面，故障隨之 產(chǎn)生。工件在加工過(guò)程中的受力是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。 液壓夾具對(duì)工件的定位是相對(duì)穩(wěn)定的。加工過(guò)程，刀 具切削工件時(shí)，力的大小和方向均在變化。液壓夾具 零部件的損壞、磨損、松動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致工件加工過(guò)程中 偏移。其中零部件損壞和松動(dòng)是主要因素。 電氣控制系統(tǒng)行駛控制的功能，協(xié)調(diào)著各個(gè)部 件的有序運(yùn)動(dòng)。電控系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。電 氣系統(tǒng)產(chǎn)生的故障往往是因硬件上的問(wèn)題。電控系 統(tǒng)的故障的特點(diǎn)是查找原因困難，導(dǎo)致故障的原因 簡(jiǎn)單。從故障數(shù)據(jù)可以看到，電氣故障的主因是電氣 元器件損壞。損壞形式一般為觸點(diǎn)接觸不良。由于機(jī) 床本身振動(dòng)，線路接頭也會(huì)有松脫問(wèn)題。機(jī)床環(huán)境相 對(duì)惡劣，線路易受到腐蝕以及扯斷。MAG機(jī)床電氣方 面已做得比較成熟，電氣系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。 2MAG加工中心故障模式分布 加工中心功能失效模式有多種，如零部件損壞、 零部件功能失效、機(jī)構(gòu)松動(dòng)卡死、流體泄露、誤報(bào)警 等。零部件功能失效定義為能夠通過(guò)調(diào)整性處理恢 復(fù)零部件的功能的模式。調(diào)整型故障是指零部件使 用一段時(shí)間后會(huì)變化，變化導(dǎo)致偏離要求范圍，通過(guò) 調(diào)整，能夠恢復(fù)功能的故障，如液壓電磁閥內(nèi)控制壓 力的彈簧。相反，損壞型故障是元件已喪失其功能， 無(wú)法進(jìn)行調(diào)整的故障。調(diào)整型故障往往比損壞型故 障復(fù)雜程度大。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出以下表2所示的 加工中心故障模式分布。 表2 MAG加工中心故障模式分布 序號(hào) 故障模式 故障次數(shù) 故障比例 1 機(jī)械零部件損壞 38 19.00% 2 機(jī)械零部件功能失效 36 18.00% 3 電氣元件接觸不良 20 10.00% 4 電氣元件損壞 12 6.00% 5 機(jī)構(gòu)松動(dòng)卡死 94 47.00% 總數(shù) 200 100.00% 從表2可以看出，機(jī)構(gòu)的松動(dòng)和卡死占失效模 式的47 %，與上節(jié)分析的夾具故障能夠相對(duì)應(yīng)。機(jī)構(gòu) 松動(dòng)來(lái)源于振動(dòng)。機(jī)構(gòu)松動(dòng)主要是固定螺栓的松動(dòng)。 通過(guò)減少因振動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)構(gòu)松動(dòng)，能夠極大的提高 機(jī)床的穩(wěn)定性。目前常用的防松方法有三種:摩擦防 松、機(jī)械防松和永久防松。機(jī)械防松和摩擦防松稱為 可拆卸防松，而永久防松稱為不可拆卸防松。常用的 永久防松有:點(diǎn)焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時(shí) 大多要破壞螺紋緊固件,無(wú)法重復(fù)使用。故機(jī)械防松 和摩擦防松成為機(jī)床常用的防松方法。MAG機(jī)床夾 具主要依靠?jī)?nèi)六角螺栓和銷釘進(jìn)行緊固，這種方式 相對(duì)可靠。沒(méi)有打銷固定的機(jī)構(gòu)，易受振動(dòng)影響，故 給固定螺釘增加螺紋膠以及增加防送墊圈可有效減 少因機(jī)構(gòu)松動(dòng)產(chǎn)生的故障。 機(jī)械零部件功能失效與電氣元件接觸不良定義 為可通過(guò)調(diào)整解決的故障模式。這兩種失效模式占 28%。此種故障具有一定的規(guī)律性。要有效控制此類 故障，就必須依元件的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行一些預(yù)防性維 修。當(dāng)前，我們依據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及元部件的使用規(guī)律，定 期進(jìn)行調(diào)整性的作業(yè)。通過(guò)此種作業(yè)，能夠有效預(yù)防 此種故障的發(fā)生。預(yù)防性維修系統(tǒng)的建立需要不斷 的積累經(jīng)驗(yàn)和積累理論知識(shí)。 機(jī)械零部件損壞和電氣元件損壞同屬不可調(diào)整 的失效模式。維護(hù)設(shè)備，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)作，備 件的供應(yīng)必不可少。一個(gè)完善的備件供應(yīng)系統(tǒng)能夠 把機(jī)床故障停線的損失降到最低。一些備件的損壞 具有一定的規(guī)律，因此，依照規(guī)律，我們可定期更換 備件,防患于未然。 由以上分析可以看到，調(diào)整性的故障模式占主 要部分是MAG加工中心故障的重要特點(diǎn)。這一特點(diǎn) 的深層原因是由高速、強(qiáng)力切削與精密位置控制之 間的矛盾。強(qiáng)力切削導(dǎo)致夾具夾緊定位要求高，精密 位置控制既需要主軸的性能優(yōu)秀，還需要夾具定位 可靠。一臺(tái)機(jī)床性能的優(yōu)劣不僅要看它的加工能力， 還有看它的可靠性。通過(guò)以上數(shù)據(jù)的分析，調(diào)整型故 障對(duì)機(jī)床的可靠性起著決定性作用。一些調(diào)整型和 損壞型故障有其規(guī)律性，我們可以通過(guò)對(duì)機(jī)床運(yùn)行 數(shù)據(jù)和故障信息進(jìn)行預(yù)防性的維修。3結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，我們知道MAG加工中心 調(diào)整型故障占大部分的比例，是該加工中心的主要 特點(diǎn)。這一特點(diǎn)的表面原因是機(jī)床運(yùn)行環(huán)境多變和 復(fù)雜。深層原因是由高速、強(qiáng)力切削與精密位置控制 之間的矛盾。由于調(diào)整型故障與機(jī)床可靠性息息相 關(guān),所以我們?cè)趯?duì)機(jī)床的可靠性維護(hù)時(shí)，需要著重研 究調(diào)整型故障的產(chǎn)生機(jī)理和規(guī)律。只有把握住調(diào)整 型故障的產(chǎn)生機(jī)理和規(guī)律，通過(guò)預(yù)防性維修作業(yè)，我 們才能夠有效抑制調(diào)整性故障的發(fā)生，從而提高機(jī) 床的穩(wěn)定性和可靠性。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！