数控加工中心电气控制与驱动系统的可靠性研究


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1前言

随着科技快速的发展,制造技术也得到了进一步的改进以及创新,而数控加工中心则是制造技术最为重要的载体,数控加工中心的发展以及可靠运行对于制造业的发展有着至关重要的影响。所以,人们也越来越关注数控加工中心的发展,而数控加工中心的可靠性更是评价数控加工中心先进性与否的关键性指标。在数控加工中心之中,电气控制与驱动系统是极为重要的_个子系统,同时也是数控加工中心中最易发生故障的系统。所以,要想确保数控加工中心的运行具有更高的可靠性,必须要确保电气控制与驱动系统具有非常好的可靠性。在对数控加工中心的电气控制与驱动系统进行可靠性分析时,故障树分析的方法极为重要的一种可靠性分析方法。由于故障树分析方法具有非常强的系统性,所以,故障树分析方法也被应用在很多的领域之中。不过,现阶段数控加工中心技术不断的革新与发展,数控加工中心的结构也更加的趋于复杂化,数控加工中心的故障发生也逐渐的突显出了动态失效的特点。所以,故障树分析方法已经无法满足对复杂数控加工中心结构的动态失效问题分析的要求,也逐渐的出现了基于动态失效的故障分析方法。近年来,3F技术开始出现并得到了迅速的发展,其在分析系统可靠性工作中发挥着越来越重要的作用,逐渐的被应用于各个领域之中,被用来分析不同系统的运行可靠性。

2数控加工中心电气控制与驱动系统的可靠性分析方法

2.1数控加工中心电气控制与驱动系统的故障树分析方法

在数控加工中心的运行过程中,对于运行的可靠性有着极为重要影响的便是电气控制与驱动系统。在数控加工中心之中,位于加工中心内部不同部位之中的一些电气元件和相应的连结线路便属于数控加工中心的电气控制与驱动系统,其也是数控加工中心中极为关键的一个子系统。而且在数控加工中心之中,该子系统发生故障的概率是最高的,同时也是对于数控加工中心可靠性影响最大的一个子系统。在对数控加工中心进行可靠性分析的过程中,应用的最为多的一种方法便是故障树分析方法,该分析方法已经在很多的领域之中得以应用。通过故障树分析方法,能够找出系统中所发生的一些基本的故障、故障产生的具体原因以及故障事件出现的概率大小等。所以,采用故障树分析方法进行可靠性的分析是极为必要的。故障树分析方法最早是在上世纪的60年代初由美国学者Watson所提出的,其主要是用来对结构相对复杂的一些系统进行安全性以及可靠性的相关评价工作。并且,在之后也逐渐的对故障树分析方法进行了一定的完善与改进,使得该分析方法在可靠性分析中的应用更为广泛,故障树分析方法的具体流程如图1所示。

在采用故障树分析方法时,若想防止形成一个不正确的故障树模型,要对构建故障树的一些边界条件加以严格的确定,并且也应当对一些事件进行严格的定义。同时,在构建故障树的过程中,也不能出现有所遗漏的问题,应当自上向下对故障树进行逐级的构建。

2.2数控加工中心电气控制与驱动系统的3F分析方法

3F分析方法是经过长期的实践总结而得到的,其能够有效的使系统中的故障得以减少或者彻底的消除,可以最大限度的确保系统的运行具有可靠性。通过利用3F分析技术,能够对系统中的故障模式、危害进行分析,还可以进行故障树分析,同时也能够进行故障的分析以及纠错处理,是确保系统可靠运行的一种有效以及实用的分析方法。

3数控加工中心电气控制与驱动系统的可靠性的主要影响因素3.1元件的质量

在对以往对数控加工中心的维修经验来看,导致数控加工中心运行故障的原因,很多情况下是因为元件的质量出现问题而导致的。

(1)对于数控加工中心的一些外围电气元件来说,会使用到一些接触式的机械元件,例如,继电器以及接触器等元件。若是这些元件的质量较差,极易的导致数控加工中心中电气控制与驱动系统发生不稳定的问题。在这些接触式的机械元件之中,所存在的一些质置问题主要是触点位置处的簧片不具有良好的弹性,在使用过程中极易发生疲劳问题,在动静的触点位置,接触过程中所形成的电阻较大。同时,受到外界环境温度升高以及元件的骨架发生一定的形变等因素影响,极易的导致这些接触式的机械元件出现失灵问题。

(2) 电容器元件出现失效问题同样也将出现一些噪声,尤其是电容器的形状为管状时,在引出线和内部的电极发生接触的过程中,要是出现接触不良的问题时,极易的产生较强的噪声,如果问题较为严重时,极有可能使得电解液发生并流问题,并流至电极以及引线的中间位置处,从而引发漏油现象,使得两者的接触电阻急剧增加,几乎的等同于将两者切断。并且,电容器的内部绝缘层易发生老化以及破坏问题,导致电容器的内部出现定的放电现象,同样会导致非常大的浪涌冲击问题产生。

3.2制造工艺水平

(1)虚接虚焊。进行电气控制与驱动系统的安装作业时,对于导线端子应当充分的压紧,避免出现松动问题,要不然极易导致一些接触问题以及腐蚀问题的发生,使得在接触位置处的发热置急剧增加,接触位置的电阻值会急剧的增大。若在这一时期内有干扰电流的出现,那么接触位置便会形成非常大的电压降。而若是电压属于放大器装置的输入电压,那么会导致放大器在进行电压输出的过程中,存在极大的噪声电压。而对于一些焊接元件,若是发生虚焊问题。那么,在管脚的位置处易出现元件的锈蚀问题,虽然元件刚开始使用的过程中不会出现问题,但是在较长一段时间之后便会诱发一些噪声电压的出现,使得系统受到极大的干扰,引起系统的可靠性不良问题。

(1) 电源问题。在电气控制与驱动系统中,计算机装置发生故障的原因很多情况下是由于电源出现一定的故障而引起的。由于电源经常的会受到各个因素的干扰,所以电源极易出现_些较强的噪声,而会对电气控制与驱动系统造成可靠性极大的不良影响。另外,由于电网在供电的过程中,出现_些供电不稳定的问题,同样也极易的导致系统产生_定的波动,使得系统的可靠性受到较大的影响。因为不同的企业之间的用电具有相对大的差异性,仅仅是电网中电压出现波动情况,就会产生相对大的误差,另外,在输送的线路之中还存在着很多的谐波干扰,也易导致系统运行过程中的不稳定,使系统极易发生故障。

(2)机械噪声。数控加工中心自身的固定结构或者一些传动的装置,在数控加工中心的运行时,若是由于设计以及安装等一些原因而未能全面的考虑周全,便易导致数控加工中心在运行的过程中出现较为严重的振动,也可能导致个别的器件的振动频率和电机发生转动的频率相同,形成共振现象。而若是这些元件所在的电路之中含有谐波电路的电容装置或者是电感线圈装置时,便会导致一定的干扰问题出现。若是一些接触式的机械器件发生振动,极易导致压力的不断变化而引起接触位置的接触不良问题出现,而电流在经过此位置时就会形成相应的电压波动,从而影响到整个系统的可靠性。

4结语

在数控车床中,通常电气控制与驱动系统的组成是采用的两种不同的结构组形式,一种属于整体的模块构成,而另外一种则是分立模块构成。仅仅就干扰方面来说,采用整体模块结构所具有的抗干扰性能相对要差。这是由于对于整体的模块来说,信号线所拥有的长度一般均要长,而且极易的发生天线效应问题,对于一些干扰信号的接收置较大,导致系统的运行过程中较多的不稳定因素出现。所以,通过应用小型的一些分立模块结构,不仅可以有效的提升系统的运行可靠性,同时也非常的有利于系统功能的进一步扩充,在运行期间也便于维护,在实际中得到了越来越广泛的应用。


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