现代数控设备的管理与维护1.docx

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现代数控设备的管理与维护1

加强数控设备的科学管理

提高数控设备的维修能力

内容提要：

本文通过对现代数控设备特点及在现代生产中的作用提出加强数控设备管理、维护和维修的重要性，并就对数控设备的科学管理、维护和维修提出了一些方法和步骤。

关键词：

数控设备、数控管理、维护、维修、记录

1．引言

现代数控技术集机械制造、计算机技术、成组技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术以及光机电技术于一体，是现代制造技术的基础。

它的发展和应用，开创了制造业的新时代。

数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段，它的广泛使用给机械制造生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化。

它的关联效益和辐射能力更是难以估计。

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集约化生产的基础，现代的CAD、CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上，实现加工机床及生产过程的数控化，是当今制造业的发展方向。

机械制造的竞争，其实质是数控的竞争。

数控技术在制造业的扩展与延伸所产生的辐射作用对机械制造业的产业结构、产品结构、专业化分工方式、机械加工方式及管理模式、社会的生产分工及企业的运行机制等带来深刻的影响和变化。

先进的数控机床都配有高性能的数控系统及伺服系统、高分辨率的检测单元；可利用数控系统的软件功能对伺服系统进行多种补偿；在超高速加工中，采用内装式电动机主轴，实现了电动机与机床主轴一体化，实现了机床的高速度、高精度加工，提高了加工效率和产品质量；在各类加工中心上，工件已经装夹，各种工序和不同的工艺加工过程都集中到通一台设备上完成，可避免工件多次装夹造成的定位误差，确保零件的形位公差的要求。

一般的数控系统都具有RS-232和RS-422等串行接口，可按照用户级的格式要求同上一级计算机进行多种数据的交换。

高档数控系统具有DNC接口，可以实现几台数控机床之间数据通信，也可以直接对几台数控机床进行控制；现代数控机床上，装有各种类型的监控和检测装置，可采用红外线超声波各种检测手段，对刀具和工件进行检测，发现工件超差、刀具磨损都能及时报警，机床则可进行自动补偿或对刀具进行调换，保证长时间连续自动加工时的产品质量。

因此对于企业来说，数控机床的拥有是企业的实力体现，最大限度地利用数控设备，对企业效益是十分有益的。

企业不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维修，直接影响数控设备能否长期正常运转的关键。

数控设备的应用越来越广泛，在机械加工工业中起到关键作用，它往往承担着一些特定工序和复杂零件的加工，设备状态的好坏直接影响到加工零件的质量。

为保持数设备完好技术状态，使其充分发挥效用，必须实行科学的管理方法，发挥数控设备的最佳效能：

加强维修力量，建立一支机械、电气、动力、计算机软硬件等专业维修队伍，提高维修人员的理论、技术水平，特别提高他们对故障的判别能力及排除故障的处理能力，同时也要提高操作、编程人员的技术水平。

2．数控设备的管理

2.1数控设备的管理模式

    数控设备的使用情况直接影响着企业的生产效率和经济效益，而管理方式又直接决定着数控设备的使用，可见数控设备的管理是十分重要的。

在数控设备使用初期，由于数控设备少，类型单一，并且集中在一、两个单位， 因此，各有关单位自身形成数控设备管理、使用、维修三位一体的封闭形管理模式。

 随着生产发展，越来越多的设备使用了数控技术，使得数控设备难以集中在一个单 位，许多生产车间，都有了数控设备。

因此，上述的管理模式就难以适用了。

如若采用上述模式，每个单位均要建立维修机构及人员，必然造成人力、物力和财力的 极大浪费，现实的条件也是不允许的。

所以，我们目前采用了数控设备使用及数控工艺归车间负责，管理和维修归工控部门负责的现代化管理模式。

2.2数控设备的基础管理和技术管理

对于企业来说，数控机床的拥有是企业的实力体现，最大限度地利用数控设备，对企业效益是十分有益的。

企业不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维修，是否重视设备的保养与维修，直接影响数控设备能否长期正常运转的关键。

为保持数设备完好技术状态，使其充分发挥效用，在设备基础管理和技术管理工作上我们着重抓了以下几个方面：

2.2.1健全维修机构

全厂普通设备的维修和管理由工厂设备处负责。

工控部承担全厂数控设备的管理和维修工作，他们是由具有丰富经验的老技师和具有很强专业化知识、责任心并有一定实际工作能力的机械、电气工程师组成。

设备使用单位设设备员，专门负责本单位设备日常保养工作。

2.2.2制定和健全规章制度

由于数控设备具有高科技性和结构及控制系统跨学科综合性，在设备的管理上和普通加工设备有着不同之处，逐步制定相应的管理制度，例如数控设备管理制度、数控设备的安全操作规程、数控设备的操作使用规程、数控设备的维修制度、数控设备的技术管理办法、数控设备的维修保养规程、数控设备的电器、机械维修技术人员的职责范围、数控设备电气和机械维修工人的职责范围等，这样使设备管理更加规范化和系统化。

通过一系列的制度和规范来保证设备的正常运行。

2.2.3建立完善的维修档案

建立数控设备维护档案及交接班记录，将数控设备的运行情况及故障情况详细记录，特别是对设备发生故障的时间、部位、原因、解决方法和解决过程予以详细的记录和存档，以便在今后的操作、维修工作中参考、借鉴。

2.2.4建立基础管理信息库

建立数控设备信息库，详细描述数控设备基本特征，提供设备能力的基础数据，以作为今后数控设备的管理、应用、产品加工、设备调整和维修的参考依据。

2.2.5加强数控设备的验收

为确保设备的质量，我们加强了设备安装调试和验收工作，尤其是设备验收这一环节，制定了严格的把关措施，对照合同、技术协议、国际和国内有关标准及验收大纲规定的项目逐项检查。

验收内容包括：

出厂时的预收（在制造厂组装质量监检），设备开箱前包装检查、开箱后零部件外观、数量的 检查，对配套的各种资料、使用手册、维修手册、附件说明书、系统软件及说明书等仔细核对妥善保管，特别对系统软件要予以备份。

这样，对今后设备附加功能的 开发和机床的保养和维修带来方便。

机床调试完成后，利用RS232接口对机床参数进行数据传输做为备用。

以防机床文件（参数）丢失。

安装调试后要进行以下项目 检查：

几何精度、定位精度和重复定位精度、数控功能，安全和噪声，加工标准件，买方指定产品舞蹈工件，机床切削功率，机床可靠性等。

在验收中，对质量的索赔，要以事实力依据，对涉及机床重要性能、精度的指标严格把关，认真检查。

2.2.6加强维修队伍建设，建立一支稳定的维修队伍

设备的管理和维修是保证设备正常运行的基础，维修人员的专业素质和维修技能是维修效率和维修质量的保证，建立一支具有综合技能，高素质和相当专业技术水平的队伍是设备运行的有力保证。

数控设备集机、电、液（气）、光于一身的高技术产品，技术含量高，操作和维修难度大。

维修人员必须专业知识面广，能够掌握和了解计算机原理、电子技术、自动控制和电力拖动、检测技术，数字控制、伺服驱动及NC和PLC的编程。

所以，必须建立一支高素质的维修队伍以适应设备维修的需要。

我们采取多种形式进行培训，一是利用设备安装调试，让生产厂家 对操作、维修、编程、管理人员进行现场培训：

二是走出去、请进来，学习、参观、实践；三是采用内部办学习班的方法进行培训，以便尽快掌握设备操作技术和维修保养技术。

经过几年的努力和实践，逐步摸索出一套人员配备和后续专业培训的道路，采用维修和改造相结合，即自已动手采用新型的数控系统改造早期的数控系统和对普通的机械加工设备进行数控化改造，已经培养了一批具有电子、自动控制、机械、液压和计算机专业技能和知识的数控设备维修人员

2.2.7维修工具的配备

由于数控设备是一个技术密集型和知识密集型机电一体化的高科技产品，在维修时除了配备普通的如万用表、电烙铁等维修工具外，还要配备一些具有非常专业的检测工具。

我们先后配备了集成电路在线测试仪，逻辑脉冲实验器，以及各种工具软件编程软件，在机械方面配备了接触式和非接触式的测温、测量振动、测量转速的仪器和仪表。

建立专门的液压、润滑油质量检测机构检查润滑油的质量。

2.2.8备件的供应

　　备件的供应直接影响到数控设备维修的及时性。

往往设备的问题已经确定，而由于备件的供应问题使设备难以恢复使用，影响生产任务的完成。

必须建立一个完整的备件供货渠道；根据在维修中发现的一些经常容易出现故障的零部件要有适当的库存或者根据易损件的损坏周期来确定备件的定货时间；对于使用比较多的数控系统还可以库存一定比例的数控系统主机备件，确保设备的修理。

2.2.9建立数控设备维修协作交流

    由于数控设备千差万别，它们的硬件、软件配套不尽相同，这样给维修工作带来了很多困难。

为此，我们与使用同类型数控设备的单位建立了友好联系，经常就管理和维修方面的经验进行交流，互通信息，这样对数控机床的使用和维修起到了一定的推动作用。

3数控机床的维护保养

数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。

其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况，并参照机床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。

下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。

3.1数控系统的维护

3.1.1严格遵守操作规程和日常维护制度

数控设备操作人员要严格遵守操作规程和日常维护制度，操作人员的技术业务素质的优劣是影响故障发生频率的重要因素。

当机床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。

3.1.2防止灰尘污物进入数控装置内部

在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。

有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏，应该尽量减少打开数控柜和强电柜门。

3.1.3防止系统过热

   应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。

每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。

3.1.4数控系统的输入/输出装置的定期维护

80年代以前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。

为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。

3.1.5直流电动机电刷的定期检查和更换

直流电动机电刷的过度磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。

为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。

数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。

3.1.6定期检查和更换存储用电池

   一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。

在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。

电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。

3.2机械部件的维护

 3.2.1主传动链的维护

定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。

3.2.2滚珠丝杠螺纹副的维护

   定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。

3.2.3刀库及换刀机械手的维护

   严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。

3.3液压、气压系统维护

   定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查、添加和更换液压油；定期对气压系统分水滤气器放水。

3.4机床精度的维护

   定期进行机床水平和机械精度检查并校正。

机械精度的校正方法有软硬两种。

其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等；硬方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。

4.数控设备的修理

数控设备的故障类型较多，确定设备的故障点比较复杂，有时同一个故障可能要牵扯到不同方面。

同一故障也可能是由不同的原因引起，维修人员必须根据故障现象仔细分析、认真查找并采取一定的方法如备件置换法、加降温法、对比法和功能程序测试等方法，确定设备产生故障的具体部位。

4.1知识的积累

维修工作者的知识积累是维修质量和维修效率的基础。

他包括两个方面，一方面是理论知识和积累，通过对设备资料的消化、理解才能做到心中有数；另一方面是平时的维修经验的积累，它能够提供一种很快的解决方案。

只有多看资料，掌握不同公司的数控系统如西门子，发那科的产品，将通过维修取得的经验进行交流成为共有财富，整体的维修水平才能提高。

4.2设备故障排除的几个步骤

4.2.1询问调查　

在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场 故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。

发生故障后，要向操作者询问故障的全过程，不要不问，或者随便问一下就好了，这样往往得不到正确的现场资料会造成错误的判断，使问题复杂化了，因此，要多问，问详细一点，了解故障出现的全过程（开始、中间、结束），产生过什么报警号，当时操作过什么元件，碰过什么，改过什么，外界环境情况如何？

要在充分调查现场掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来，实际上已经解决了问题的一半，然后再分析解决之，对于经验丰富熟练的操作者师傅，他们对机床操作熟悉，加工程序熟悉，机床常见病十分了解，与他们密切配合，对于迅速排除故障十分有利

4.2.2现场检查　

到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实 初步判断的准确度。

由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。

4.2.3故障分析　

当前的CNC系统智能化程度都比较低，系统尚不能自动诊断出发生故障的确切原因。

往往是同一报警号可以有多种起因，不可能将故障缩小到具体的某一部件。

因此，在分析故障的起因时，一定要思路开阔。

往往有这种情况，自诊断出系统的某一部分有故障，但究其起源，却不在数控系统，而是在机械部分。

所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的

4.2.4确定原因　

对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是 一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。

4.2.5排故准备　

有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准 备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。

　　数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因 ，故障也就几乎等于排除了。

4.3排故

　　通过上述方法基上能够确定数控设备故障所在的准确位置。

在故障位置确定后，使用仪器仪表判断是否某一元件损坏，或者机械方面动作不到位，进行元件更换或者机械调整即可排除故障。

4.4维修排故后的总结提高工作

对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作应引起足够重视。

总结提高工作的主要内容包括：

4.4.1详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉 及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。

除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。

4.4.2总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在 随后的日子里研读，以备将来之需。

4.4.3从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。

4.4.4找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。

总结提高工作的好处是：

①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。

②提高重复性故障的维修速度。

③利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。

④可改进机床电气原设计之不足。

⑤资源共享。

总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。

5.特别提出

在这里还要特别提出:

要注意记录有关的各种参数：

重点记录机床调整好后各种有关参数，比如NC机床参数，PLC机床参数、PLC程序（以上可存在磁盘中）以及主轴和各走刀电机的电流、电压、转速等数据。

还要记下电柜中继电器、接触器等在通电和正式加工时的状态（吸合还是断开）以及PLC所有输入、输出LED发光二极管的状态（亮暗、闪耀）或者记录下屏幕上PLC状态IB（输入位）、QB（输出位）是0还是1，这样记录下来对以后分析判断故障好处极大；

要记录液压、气动的状态：

同样记录液压、气动在正式加工或不加工时各种压力表、气压表的压力，电磁阀的吸断状态，记录静态、动态时的压力状态，这对于调整、判断帮助也很大。

6.总结

数控设备的管理和维修是一项复杂的工作，只有采取有效的管理措施，并使管理措施得到落实。

维修人员具有扎实的基本功和开阔的知识面，才能做好该项工作。

数控管理是一门十分丰富的综合工程学，既要有先进的设备，又要有好的设备维修，更要有科学的设备管理。

多年来，根据我厂数控设备的特点和工作经验，我们将进一步探索对数控设备新的管理和维修模式，使其更好地为生产服务。

参考文献

⑴张魁林.数控机床故障诊断.北京:

机械工业出版社,2002

⑵王侃夫.数控机床故障诊断及维护.北京:

机械工业出版社,2000

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国防工业出版社,2002

⑹沈兵主编.数控机床数控系统维修技术与实例.北京:

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