分析高精密立式磨床故障及优化措施

摘 要：我国国产的高速高精度磨床在生产运行过程中常有故障问题发生，不仅导致其精确度有所下降，同时对于生产的工期与企业所获得经济利益也造成了极其不良的影响，此问题引起了我国相关部门的高度重视。为了有效的减少高速高密度磨故发生的概率，提高磨床的MTBF，提升产生质量，提升企业的综合能力，相关技术人员对多台国产的磨床设备进行跟踪调查。对高速高精度磨床在使用过程中出现的故障类型以及造成的根本原因进行调查，并且反复的深入研究。最终找出我国国产高速高精度磨床的生产技术缺陷所在，对其进行优化和改良，达到改善高速高精度磨床的质量和使用性能的最终目的。

关键词：高精密立式磨床;机械故障;优化措施

高精度立式磨床因其独特的优点得到越来越多技术人员的青睐，因为该设备可以对同一部件进行多项削磨工作，同时加工速度快，尺寸精确，生产线稳定。如今在我国航天领域、工业领域等多领域的高精度零部件加工中广泛应用。但是深入研究发现我国国产的高精度立式磨床再生产过程中常有机械故障发生，并没有将磨床的独特优点良好的发挥出来。但是我国市场对于该设备有着较大的需求量，如果此问题不能得到良好的改善，会严重的影响我国的经济发展状态，所以对于国产高精度立式磨床的优化是社会经济发展的迫切需求。下面就对此内容进行详细的阐述，希望对相应的技术人员有所帮助，促进我国高精度立式磨床的发展。

1 高精密磨床的故障部位分析

1.1 高精密磨床故障统计

我国某科研机构在二零一二年至二零一三年，相应的科研人员对七台高精度立式磨床进行跟踪调查，对其一年中的故障信息进行收集和整理得出数据，一年中七台机械设备共发生事故达九十四次。根据相关的规定了解到磨床设计应用的目标是故障发生的时间间隔尽可能的达到一千小时。根据收集的信息通过科学计算得知磨床在实际应用过程的平均故障间隔为八百二十五点七小时，与既定的标准相差很远，所以对于机械设备的故障进行研究是非常有价值的，寻找有效的改善措施促进我国磨床生产应用达到既定的标准。

1.2 高精密磨床结构特点分析

该高精密磨床是立式床身设计，闭式静压转台、立磨头、卧磨头与X、Y、Z轴一起实现五轴联动。因其结构复杂，功能密集，更容易发生故障。下面就对该型磨床进行FMECA（FailureMode，EffectsandCriticalitya-nalysis，故障模式影响及危害性分析）。

2 磨床的故障模式及危害度分析

2.1 高精密立式磨床子系统构分析

对该型高精密磨床划分子系统并定义代码为：电气子系统H、进给子系统D、磨削子系统E、液压子系统L、冷却子系统G、子系统W和CNC子系统V。通过对该型磨床故障数据的统计分析，并按照相关公式，计算出各子系统所发生故障的频率、危害度CRI如表1所示。

2.2 故障模式及危害度分析

从FMECA结果可知该磨床电气子系统V、进给子系统D、CNC子系统H是该磨床可靠性的薄弱环节。因此应对这三个高危害度子系统进行分析，找出影响磨床子系统可靠性的关键因素。

2.3 高精密磨床的故障原因分析

想要解决磨床的故障问题必须要找寻导致其故障发生的根本原因，同样一项故障类型导致其发生的原因也是有多种的。下面就对危害较为严重的机械故障类型的原因进行详细的阐述。当机床在工作过程中转台并不浮启动时，可能是转台浮动间隙中存有其它的物质导致转台卡死，还可能是长时间机械运转油缺少或是应用油质量没有达到使用的标准，导致机械转台内部并没有形成一定的油膜，轴瓦材料应用不合理，也会导致该故障的发生。

第二个危害较为严重的故障时CNC系统元器件损坏，第一点技术人员采购的电子元件质量不合格，所以在应用时直接损坏，第二点是购买的元器件属于市场淘汰产品，第三点是因为生产环节存在问题，加工过程中存在较为频繁的过压、过载现象。

3 提高磨床可靠性的建议与措施

为提高磨床的可靠性，必须根据该磨床的结构特点、故障模式进行故障分析，找出其薄弱环节及其故障发生原因;提出相应的优化改进措施并反馈给企业的设计、管理、制造装配和销售服务等部门，有效地消除该型磨床的早期故障提高其的可靠性水平和市场竞争力。

3.1 针对转台不浮起的预防措施

及时清理转台内部间隙的杂质。选择高质量的油并定时更换油，采用开环形油槽，改善油膜的形成。对轴承的温度进行实时监测，若温度过高则扩张冷却液的长度和面积，促进油的流动，降低温度。要对轴瓦材料巴氏合金进行改良，在加热的轴瓦上涂抹焊锡或纯锡来控制轴瓦的温度。使用质量好可靠性高的罩壳防止切削液渗漏或泄露。

3.2 针对主轴抱死的预防措施

一般动静压轴承的轴瓦间隙在0.008～0.025mm之间，若轴瓦是长式的，在考虑主轴抱死综合误差等因素以后，可取为0.015～0.025mm。控制好主轴转速使其不要过高。定期检查轴瓦间是不是有充足的油且油应定期更换。对选用的轴瓦进行精刮以清除毛刺，确保轴瓦达到规定的尺寸和表面粗糙度。确保轴瓦安装时已清洗干净、油内没有脏物。

3.3 针对CNC元器件损坏的预防措施

对外购件进行采购时要严格检验控制好元器件的质量。根据本文对该型磨床的FMECA结果对其进行可靠性设计优化，如降额设计、热设计、简化设计、环境防护设计等，并针对设计不合理的地方给予改进。安装过流、过压、过载保护器;通过数控程序限制主轴转速使其不要过高。对操作和维护人员进行数控系统使用与维护方面的培训，确保定期的日常维护，及时发现和消除故障隐患。

3.4 提高磨床可靠性的一些措施

提高磨床的可靠性设计水平，在可靠性设计时要求工程师主动寻找故障，消除故障隐患。做好企业外购件质量评估和供应商选择工作，综合质量与经济因素选择最好的供应商。对制造加工和装配工人开展可靠性培训，提高磨床的制造和装配水平;简化制造和装配过程以减少工艺缺陷。建立以可靠性管理为核心的磨床质量管理体系，对设计、制造、装配、试验、售后服务等进行有效的监管。建立磨床的早期故障试验和消除体系。针对该磨床的故障分析结果，当样机试制完成后应对这几个高危害度子系统进行可靠性试验，消除故障隐患，保证磨床较高的整机可靠性。

参考文献

[1]邹雪巍，刘传金.浅谈大型数控龙门导轨磨床关键技术及发展趋势[J].制造技术与机床，2012（1）.

[2]杨志伟，任工昌，孟勃敏.加工中心故障模式的可靠性分析[J].组合机床与自动化加工技术，2011（10）.