李多祥，吕博
（沈阳机床股份有限公司，辽宁 沈阳 110142）
摘 要：目前我国数控机床已广泛应用到航天、机械制造、金属冶炼、化工生产等领域。随着数控机床的不断发展进步，可靠性高的数控机床已经成为制造业发展的基础。而电气系统作为数控机床的核心构成，提高其可靠性是数控机床进步的重要问题。
关键词：数控机床；制造；电气系统
区别于普通机床，数控机床是一种使用程序控制系统进行生产制造的机电一体化自动化机床，控制系统根据程序编码及指令按照图纸的要求，自动加工出需要的零件、部件。数控机床降低了人工加工的错误，提高加工精度、生产效率，简化加工程序的同时，可以改善劳动者的劳动条件，在生产过程中可以实现多种产品生产。数控机床大大提高生产制造效率。
数控机床由润滑系统、电气系统、刀库、cnc系统、防护装置、液压系统、主传动系统、冷切系统、主轴组件、进给系统等组成。电气系统是整个系统的核心部位，而且出现故障的频率也非常高，提高电气系统的可靠性，可以提高整个系统的可靠性。
电气系统是数控机床的核心系统，其功能是接收程序指令，识别解释程序，对结果逻辑数据计算和判断处理，发出速度控制、时间控制的处理指令。电气控制系统由数控系统、电源模块、伺服驱动器、伺服电机、伺服主轴驱动器、伺服主轴、电机、PLC输入输出模块、机床操作面板等组成。
按用途分，电气系统包括控制电器、主令电器、保护电器、配电电器、执行电器。
按元件分，电气系统分为电气系统有两部分，以半导体器件、集成电路为主组成的强电交流主电路；以电气元件、电子功率器为主组成的弱电机床辅助功能控制电路。
其常用元件包括时间继电器、热继电器、中间继电器、接触器、限位开关、熔断器、桥堆、断路器和按钮。
数控机床电气系统可靠性是指其在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的任务的能力。主观上来说，是使用者对数控机床的满意度，而我们主要关注电气系统在使用期间是否有发生故障。找出目前电气系统存在的问题，提高电气系统可靠性，是提高质量数控机床制造技术，提高生产效率的重要条件。
2.1 电气系统的设计问题
目前我国有的数控机床电气系统设计方案不够流畅、简洁高效，设计理念落后，使用电气部件老旧，使用过程中的指令不够明确，使稳定性、可靠性下降，导致机床可靠性降低。
2.2 硬件的质量导致电气系统故障问题。
数控机床的硬件故障问题主要是指元器件，电线电缆等造成的问题。其中元器件问题导致故障的概率高达70%。按钮、开关、继电器、电磁阀、传感元件等元件，由于质量不过关，在使用过程中容易损坏，导致故障。这类故障维修比较方便，但是由于发生的频率高，严重影响了数控机床的生产效率，经常更换也增加了使用成本。电线电缆的长期磨损也会造成短路，断路问题，造成机床停机。
2.3 使用环境及维护工作的问题
数控机床使用环境对其效率也有影响，电源造成的电磁干扰，其中电源噪音影响对电气系统的稳定性影响特别大。这种电源噪音可高达150MHz,瞬态噪音影响尤其明显，它上升速度快，持续时间短，电压振幅高，对电气系统的控制电器，主令电器影响特别大。这种噪音，从电源进线及其他渠道传到进来，导致电气系统在运行中发生故障。
数控机床使用过程中对环境要求比普通机床的要高，使用环境不能再阳光下暴晒，不能受其他设备辐射，环境要干燥、清洁、无尘。
一些企业在使用过程中不注重环境的清理，忽视日常的维护保养工作，导致机床使用寿命的缩短。生产过程中只关注效率，发生小问题、小故障的时候不及时处理解决，从而降低机床的使用效率。
2.4 使用人员技术问题
企业中操作数控机床一些人员专业度不够，没有经过系统的培训，岗位知识不足，不能做好机床的维护，以及故障问题的发现处理。岗位职责责任感不强，对电气系统的可靠性也有影响。
如何提高数控机床电气系统的可靠性，进一步提高机床的生产效率，可以从以下几个方面入手。
3.1 培养高技术人才，提高可靠性设计
系统的设计师决定了系统运行是否可靠的决定性因素，指定可靠性设计原则，评审，根据可靠性设计原则，实施可靠性设计。分析系统的故障模式，故障影响程度，采用优化，简化，环保等设计。重视这方面的专业人才培养，设计出高效，简化，创新的电气系统，能准确的识别指令，并提高精准度，可以大大提高系统的可靠性。跟随PLC技术发展的脚步，使其应用到位置控制，过程控制，数据处理等方面。
3.2 提高硬件设备的质量
我国许多元器件主要依赖进口，进口的数控系统和功能部件可以提高机床的可靠性，但是同时也导致产品价格高，缺乏竞争力。虽然我国元器件的生产量大，但是元器件的质量良莠不齐，自主创新能力低，大部分质量属于中低档。鼓励企业提高质量，不断改进设计、生产，提高质量非常必要。
3.3 优化使用环境以及维护工作
数控机床对电源的要求比较高，除了需要保证电源的稳定性，因为电压并不稳定，使用稳压器，设置独立电路，可以提高电压稳定性。电气系统被电源噪音影响的概率比较大，抑制电源噪声干扰很重要。
我们可以从几个方面着手，抑制或者消除噪音干扰源，切断传播途径，隔绝骚扰源和受骚扰设备之前的耦合和辐射，使用电导率高的材料对电场屏蔽，用磁导率良的材料对磁场进行屏蔽。还可以提高受干扰设备的抗扰能力，降低设备对噪音的敏感度，可使用电磁干扰滤波器。通过一系列的措施，使得电气系统被电源噪音影响出现故障率降低。
3.4 注重数控机床的工作环境及维护保养工作。
根据数控机床的运行环境和温度的要求设定，安装排风设备和干燥设备，如冷风机和排气扇，对使用环境进行清洁维护，确保数控机床的整体和各部件在恒温适合的环境下长久可靠地运转。
高度重视数控机床的维护，规范管理流程，提高专业性。严格执行机床管理制度，做好防尘和除湿的工作。对容易损坏的部件定时定点的进行检查，及早发现已经损坏部件，做出处理，减少故障问题。可以使得机床在运行过程中更加稳定，避免发生其他的使用问题。
3.5 提高操作人员的专业素养。
不同的数控机床都有说明书以及岗位说明书，操作人员需要有较高的专业技术水平以及良好的工作责任感，让其在操作过程中，能够自觉的遵守岗位要求。加强培训人员操作技术，使用能熟练的掌握操作知识，不断更新知识的操作人员。
综上所述，数控机床不断的发展，国外依靠成熟的技术以及制造水平，技术水平不断提高，我国的机床面临的竞争越来越激烈，作为数控机床的核心，电气系统的可靠性成为企业选购机床的最关注的要素，而使用过程中发现，电气系统出现故障的概率是最高的。不断的提高电气系统的可靠性，让电气系统保持长久稳定，舒适人机界面，安全可靠，的可持续状态，是制造出高精度经济型的数控机床的基础。
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中图分类号：TG659
文献标识码：A
文章编号：1671-0711（2017）04（下）-0138-02
基金项目：“工信部”高档数控机床与基础制造装备 科技重大专项 ”数控机床误差测量、分析与补偿技术'（2015ZX04005001）课题。
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