数控机床电气驱动系统可靠性研究

李方正 赵祥贵 崔晓晨 刘世兵 姜永晖

摘 要：随着时代的发展，我国工业行业的不断进步，促使数控机床得到了更为广泛的应用。而当前时期，数控机床的使用情况被更多的人们所关注，不过由于我国在相关方面的发展较晚，导致在一些方面的技术与理论存在一定的不足，与部分发达国家相比，还存在一定的差距，这还需要相关的技术研究人员在日后的工作中，加强对相关内容与技术的研究。下面就对我国数控机床电气驱动系统的可靠性进行分析研究，以此来降低数控机床运行过程中故障问题出现的概率。

关键词：数控机床;电气驱动;系统可靠性

一、数控机床电气驱动系统可靠性分析方法

（一）故障树分析法

故障树分析法最早是由美国科学家H.A.Watson接受美国空军的委托，为某一洲际弹道导弹发射控制系统进行评估所提出的，不过在后期的发展过程中，故障树分析法则是被应用于评估部分结构较为复杂的系统自身的安全性或可靠性方面。而在当今的机械制造工作中，电气驱动系统的运行质量在很大程度上影响着数控机床的运行质量与效率，同时决定着数控机床可靠性的高低。因此，在工业制造领域中，故障树分析法得到了广泛的运用，以此来对数控机床电气驱动系统运行过程中出现的故障或问题等进行及时的发现，进而促使相关的工作人员根据故障寻找原因并解决，以此来确保数控机床电气驱动系统运行过程的可靠性[1]。

（二）3F分析法

由于时代在不断地进步发展，人们对于数控机床运行安全性与可靠性的重视日益增加，由此，技术研究人员逐渐的加强了对有关技术方法的研究力度，并将其运用于数控机床运行故障的监测分析过程中。其中，较为突出的一项就是3F分析法。该项方法能够在很大程度上降低或避免底气驱动系统中故障出现的概率，进而确保数控机床电气驱动系统能够安全可靠的进行运转。

二、数控机床电气驱动系统的工作原理与结构组成

通常情况下，数控机床的电气驱动系统是由主电机、床身及尾座等几部分组成，主要是对部分盘类或轴类等可回转的机械零件进行加工，并对零件进行切槽、圆弧面或锥面的加工，进而强化提高机械零件自身的质量与精度。而由于数控机床电气驱动系统具有较高的加工精度以及便捷的操作模式，导致在机械制造领域中得到了较为广泛的应用。

三、影响数控机床电气驱动系统可靠性的因素

（一）元件质量

经过研究发现，数控机床大多是由于机械元件的质量而产生某种故障问题，下面主要对数控机床机械元件进行仔细的分析研究：

1.通常情况下，数控机床的电容器元件会由于部分失效问题而导致噪声现象的出现，其中最为明显的就是当电容器的形状处于管状的状态时，由于内部电路出现接触不良等反应的时候，会产生强度较大的噪声，由此将会在很大程度上导致电解液并流、以及线路漏油等现象的出现，极大地加剧了线路引线与电极之间接触时的电阻。此外，电容器的失效也会导致电容器的绝缘层出现破坏或老化现象，进而导致电容器内浪涌冲击与放电等现象的出现，进而对数控机床电气驱动系统运转的安全性与可靠性造成一定的影响[2]。

2.数控机床的电气驱动系统由于一些特定的需要，由此会运用部分接触式的机械元件，不过由于部分因素的影响，导致数控机床机械元件的质量存在一定问题，并由此导致数控机床电气驱动系统的运行过程中，出现不稳定的现象。同时，由于在数控机床电气驱动系统所使用的接触式机械元件存在一定的问题，例如，簧片的弹性较差等，极易导致元件疲劳性的增加，同时还会导致触点接触过程电阻的增大，大大提高了机械元件失效问题出现的概率，进而影响数控机床电气驱动系统运行的可靠性与安全性。

（二）工艺水平

1.电源问题

通常情况下，在数控机床的电气驱动系统中，计算机控制装置中大多会由于电源问题导致系统的运行过程出现某种故障，主要是由于数控机床的电气驱动系统电源极易受到外界不良因素的影响，导致系统电源出现噪声等现象，进而影响数控机床电气驱动系统的可靠性。此外，由于数控机床在运转过程中所使用的电路存在不稳定的现象，导致数控机床电气驱动系统的运转过程存在一定的波动性，进而影响电气驱动系统的可靠性与稳定性。同时，由于不同的机械制造企业中用电情况与电网电压等存在较大的差异，进一步加剧了数控机床电气驱动系统运行的故障。

2.机械噪声

众所周知，数控机床大多用于加工制造机械零件，不过在加工过程中，由于数控机床的自身结构以及部分传动装置在设计与安装过程中存在某种缺陷与不足，导致数控机床的运行过程中部分机械部件极易出现共振等现象，进而影响数控机床以及电气驱动系统的运行效率。此外，由于机床零件共振现象的产生，在一定程度上加剧了机床电气驱动系统接触故障现象的产生，同时机床内的电流也会由此而产生一定的电压波动，进而对数控机床电气驱动系统运行的可靠性造成极大的影响。

3.虚接虚焊

当数控机床进行安装工作时，相关的操作人员需要将线路导线的端子进行压紧，防止线路出现松动的现象，同时避免机床电气驱动系统中，接触或腐蚀等问题现象的出现，以此来避免系统接触位置的发热情况，并降低接触位置的电阻。此外，在数控机床的安装过程中，还会在很大程度上出现虚焊的现象，由此导致机械元件出现锈蚀问题，并导致运行过程中部分噪音的出现，极大地增加了系统的干扰性，进而极大地影响了数控机床电气驱动系统的可靠性[3]。

总结

综上所述，随着时代的发展，我国工业行业的不断进步，促使数控机床得到了更为广泛的应用，而电气驱动系统在很大程度上影响着数控机床运行的质量。同时，机床运行过程中还会存在较多的不稳定性，极大的影响着数控机床的运行效率。因此，相关的工作人员需要在日常的工作过程中加强对相关内容的研究力度，同时加强对数控机床电气驱动系统运行故障的分析，以此来加強机床运行过程的可靠性与系统运行的稳定性，进而推动数控机床的运行效率的提高以及运用范围的拓展。

参考文献

[1]高雪松.数控机床电气控制与驱动系统的可靠性研究[J].南方农机，2018，49（12）：52.

[2]王丽君.数控机床电气驱动系统可靠性研究[J].机械设计与制造工程，2018，47（01）：66-69.

[3]朱东旭，李笑宇.数控机床电气系统的故障诊断与维修策略研究[J].山东工业技术，2017（20）：157.