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摘 要：本文从数控机床可靠性相关概述入手，着重分析了数控机床故障，并探索了数控机床可靠性强化的对策，以增强数控机床的可靠性。
关键词：数控机床 可靠性 强化 对策
一、引言
机床是工业革命的产物，并随着工业化发展而不断发展。机床能够有效提高机械加工质量和加工效率，增强产品的稳定性。因此，机床快速被工业发展所接受，被广泛运用到工业领域当中。1952年，世界上出现了第一台数控机床，实现了自动化控制加工动作与加工过程，解决了结构复杂、多样化加工和小批量加工等问题。并且，随着科学技术的发展，数控机床的发展越来越完善，其可靠性越来越强，在工业化发展的过程中扮演着重要的角色。而数控机床的应用引起了人们的研究，很多工程技术人员和学者将研究重点放在数控机床的可靠性上，积极研发数控机床可靠性的关键技术。但是，数控机床在使用的过程中仍存在着一定的故障需要我们解决。研究数控机床可靠性强化对策不仅能够优化数控机床的应用，而且对工业发展有着深刻意义。
二、数控机床可靠性相关概述
1.数控机床可靠性的内涵。在数控机床设计和使用的过程中，可靠性是数控机床的重要指标，简单来说，可靠性主要指保证数控机床正常运行的方法和技术。而数控机床的正常运行需要充分发挥数控机床的加工能力，不断提高数控机床各零部件的可靠性，优化数控机床各部分之间的组合。具体来说，数控机床的可靠性主要包括数控机床的可用性、使用寿命、故障影响小、各系统组合的可靠性这四个方面。其中，数控机床的可用性主要指数控机床能够增长运行，保证工业生产。使用寿命主要是数控机床能够在长时间内保持稳定的工作状态，尽可能地延长数控机床的工作寿命，加强对数控机床的维修和维护，定期对数控机床进行故障检查，及时解决数控机床存在的故障。故障影响小主要指数控机床故障对使用者的影响较小，能够降低数控机床故障所带来的损失。数控机床组合可靠性主要指数控起床各系统和各部件之间的组合要合理可靠，能够保证数控机床系统的正常工作。
2.数控机床可靠性的主要技术。数控机床可靠性主要技术包括可靠性分配、故障修复和可靠性维护这几个方面，其中，可靠性分配主要包括基于成本、可维修性、复杂程度、失效率等方面的可靠性氛围。故障修复主要包括完全修复、不完全修复和最小化修复这几个方面。可靠性维护主要包括故障维修、日常维护、修复性维护和预防性维护这几个方面。
三、数控机床故障
1.故障类型。首先，根据故障位置来分，数控机床故障可以分为机械部分故障、用户接口部分故障、数字控制部分故障等。根据数控机床故障的位置进行划能够为数控机床故障的维修提供方面，使数控机床的维修更具有针对性。数控机床的机械故障通常包括机械安装故障、机械排屑故障、机械冷却故障、机械液压熊故障等。数字控制部分的故障通常指电器单元控制故障、电动机故障、变压器故障等；其次，按照故障原因分类，数控机床故障主要分为磨损故障、参数配置故障、安装故障、疲劳损伤故障等。根据故障原因进行划分能够增强故障修复的针对习惯；最后，按照故障发生的模式来分，数控机床故障可以划分为表直接故障和间接故障这两种。直接故障主要指故障原因和位置十分明确，能够明确指出修复策略的故障。而间接故障则指看不到具体的故障位置，无法立刻确定原因的故障。
2.故障分析。在对数控机床故障进行分类之后，需要对故障进行深入分析，了解故障产生的原因、规律以及故障对数控机床系统的影响。而故障原因的分析需要以机床设计原理和工作原理为基础。但是，在实际工作过程中，有些故障是由于部分部件功能失效引起的，有些故障使由于安装错误引起的，而有些故障是由于自身磨损引起的，无论是哪种故障都需要故障修复人员准确找到故障原因。另外，在找出故障修复原因之后要积极探索故障的出現规律，了解故障的特点，并根据故障的规律和特点采取故障预防和处理措施，便于对故障的后期维护。除此之外，故障维修人员需要对故障的修复成本、修复程度等进行预测，采取更加合理的修复策略。
四、数控机床可靠性强化对策
1.数控机床可靠性强化原理。数控机床在工作过程中会受到温度循环、电压循环、振动、湿度等各方面的影响，而这些都可能引发数控机床故障。具体来说，温度循环会造成不同零件系统的温差和热膨胀，使热疲劳和高热应力交互作用在产品上，进而影响到产品的化学性能、物理性能等各个方面。湿度可能引发数控机床故障，湿气会导致产品的电性能恶化，加速进入腐蚀，导致绝缘材料变粗、变形、气泡等，污染接触点，影响产品的结构接触。
2.数控机床可靠性强化试验方案。首先，试验人员。试验人员主要包括测试人员、试验人员和分析人员。其中，试验人员负责可靠性实验室，要掌握基本的可靠性强化试验理论和操作，并参与实验方案的制定和实验结果的分析。测试人员主要由数控机床研制单位负责，需要了解数控机床的功能和结构。试验分析人员主要承担着试验结果的分析，要了解试验全过程和试验原理；其次，试验设备。试验设备主要包括测试设备和强化试验设备。其中，强化试验设备主要指专业的能够提供振动强化应力和温度强化应力的设备。测试设备则要能够在试验过程中获取温度、产品性能、振动等方面的数据；最后，试验项目。试验项目主要包括温度应力试验、温度循环试验、全轴随机振动试验和综合环境应力试验。其中，温度应力试验主要目的是确定产品在没有任何外部振动情况下的破坏温度上限和下限。主要包括热步进应力和冷步进应力这两个方面。温度循环试验要求通过温度变化来找到温度的稳定时间。全轴随机振动试验主要采用三轴六自由度的宽带，采用步进昂视来进行试验。综合环境应力试验主要指将产品放在振动和温度循环的综合环境中进行应力试验。
3.数控机床可靠性强化试验结果。首先，温度应力试验得到了数控机床工作的高低温极限以及芯片温度的变化。并且，环境温度远远低于芯片温度，而且，芯片中心位置的温度与边缘位置的温度有着要一定的温度差。这说明闲篇发热不均匀，缺乏对产品散热的合理处理；其次，温度循环试验表明在快速温变率下，数控机床会受到内部应力，造成接触不良，进而导致数控系统信号不稳定；最后，全轴随机振动步进应力试验表明数控机床主板插槽会在振动环境下出现松动现象，进而导致接触不良。而且，数控面变容易受温度的影响出现表面变形、肿胀等现象，导致湿气进入产品之中，严重影响产品的性能。
4.数控机床可靠性强化措施。首先，数控机床可靠性强化需要改进数控机床芯片，采用低耗能、芯片封装、合理散热等设计方法减少漏电流对芯片的影响，保证芯片的导热性能，避免芯片受热不均等现象。其中，低耗能设计主要指运用氧化层厚度、沟道长度、结深等参数来进行设计。芯片封装技术主要指运用陶瓷封装等技术，在避免芯片被烧毁的基础上，保证芯片的导热性能。而合理散热设计主要指分散发热元件，并为芯片设计散热结构，以达到散热效果；其次，数控机床可靠性强化需要改进电源模块，加固直流电源模块的质量，消除电源输出过程中的高频噪声和波纹。具体来说，电源模块改进技术主要包括抑制低频纹波、抑制高频纹波、抑制环节噪声、浪涌防护技术等。
参考文献：
[1]数控机床可靠性技术数据库应用[J]. 谈治国. 制造技术与机床. 2017（01）.
[2]“数控机床可靠性技术”专题（九） 可靠性驱动的装配工艺[J]. 张根保，赵洪乐，杨兴勇. 制造技术与机床. 2015（03）.
[3]数控机床可靠性技术的发展[J]. 孙厚春. 山东工业技术. 2015（02）.
作者：黄启磊（1989.01—），江西九江人。现任职于江西工程高级技工学校，助讲，本科学历。研究方向：数控。
关键词：数控机床 可靠性 强化 对策
一、引言
机床是工业革命的产物，并随着工业化发展而不断发展。机床能够有效提高机械加工质量和加工效率，增强产品的稳定性。因此，机床快速被工业发展所接受，被广泛运用到工业领域当中。1952年，世界上出现了第一台数控机床，实现了自动化控制加工动作与加工过程，解决了结构复杂、多样化加工和小批量加工等问题。并且，随着科学技术的发展，数控机床的发展越来越完善，其可靠性越来越强，在工业化发展的过程中扮演着重要的角色。而数控机床的应用引起了人们的研究，很多工程技术人员和学者将研究重点放在数控机床的可靠性上，积极研发数控机床可靠性的关键技术。但是，数控机床在使用的过程中仍存在着一定的故障需要我们解决。研究数控机床可靠性强化对策不仅能够优化数控机床的应用，而且对工业发展有着深刻意义。
二、数控机床可靠性相关概述
1.数控机床可靠性的内涵。在数控机床设计和使用的过程中，可靠性是数控机床的重要指标，简单来说，可靠性主要指保证数控机床正常运行的方法和技术。而数控机床的正常运行需要充分发挥数控机床的加工能力，不断提高数控机床各零部件的可靠性，优化数控机床各部分之间的组合。具体来说，数控机床的可靠性主要包括数控机床的可用性、使用寿命、故障影响小、各系统组合的可靠性这四个方面。其中，数控机床的可用性主要指数控机床能够增长运行，保证工业生产。使用寿命主要是数控机床能够在长时间内保持稳定的工作状态，尽可能地延长数控机床的工作寿命，加强对数控机床的维修和维护，定期对数控机床进行故障检查，及时解决数控机床存在的故障。故障影响小主要指数控机床故障对使用者的影响较小，能够降低数控机床故障所带来的损失。数控机床组合可靠性主要指数控起床各系统和各部件之间的组合要合理可靠，能够保证数控机床系统的正常工作。
2.数控机床可靠性的主要技术。数控机床可靠性主要技术包括可靠性分配、故障修复和可靠性维护这几个方面，其中，可靠性分配主要包括基于成本、可维修性、复杂程度、失效率等方面的可靠性氛围。故障修复主要包括完全修复、不完全修复和最小化修复这几个方面。可靠性维护主要包括故障维修、日常维护、修复性维护和预防性维护这几个方面。
三、数控机床故障
1.故障类型。首先，根据故障位置来分，数控机床故障可以分为机械部分故障、用户接口部分故障、数字控制部分故障等。根据数控机床故障的位置进行划能够为数控机床故障的维修提供方面，使数控机床的维修更具有针对性。数控机床的机械故障通常包括机械安装故障、机械排屑故障、机械冷却故障、机械液压熊故障等。数字控制部分的故障通常指电器单元控制故障、电动机故障、变压器故障等；其次，按照故障原因分类，数控机床故障主要分为磨损故障、参数配置故障、安装故障、疲劳损伤故障等。根据故障原因进行划分能够增强故障修复的针对习惯；最后，按照故障发生的模式来分，数控机床故障可以划分为表直接故障和间接故障这两种。直接故障主要指故障原因和位置十分明确，能够明确指出修复策略的故障。而间接故障则指看不到具体的故障位置，无法立刻确定原因的故障。
2.故障分析。在对数控机床故障进行分类之后，需要对故障进行深入分析，了解故障产生的原因、规律以及故障对数控机床系统的影响。而故障原因的分析需要以机床设计原理和工作原理为基础。但是，在实际工作过程中，有些故障是由于部分部件功能失效引起的，有些故障使由于安装错误引起的，而有些故障是由于自身磨损引起的，无论是哪种故障都需要故障修复人员准确找到故障原因。另外，在找出故障修复原因之后要积极探索故障的出現规律，了解故障的特点，并根据故障的规律和特点采取故障预防和处理措施，便于对故障的后期维护。除此之外，故障维修人员需要对故障的修复成本、修复程度等进行预测，采取更加合理的修复策略。
四、数控机床可靠性强化对策
1.数控机床可靠性强化原理。数控机床在工作过程中会受到温度循环、电压循环、振动、湿度等各方面的影响，而这些都可能引发数控机床故障。具体来说，温度循环会造成不同零件系统的温差和热膨胀，使热疲劳和高热应力交互作用在产品上，进而影响到产品的化学性能、物理性能等各个方面。湿度可能引发数控机床故障，湿气会导致产品的电性能恶化，加速进入腐蚀，导致绝缘材料变粗、变形、气泡等，污染接触点，影响产品的结构接触。
2.数控机床可靠性强化试验方案。首先，试验人员。试验人员主要包括测试人员、试验人员和分析人员。其中，试验人员负责可靠性实验室，要掌握基本的可靠性强化试验理论和操作，并参与实验方案的制定和实验结果的分析。测试人员主要由数控机床研制单位负责，需要了解数控机床的功能和结构。试验分析人员主要承担着试验结果的分析，要了解试验全过程和试验原理；其次，试验设备。试验设备主要包括测试设备和强化试验设备。其中，强化试验设备主要指专业的能够提供振动强化应力和温度强化应力的设备。测试设备则要能够在试验过程中获取温度、产品性能、振动等方面的数据；最后，试验项目。试验项目主要包括温度应力试验、温度循环试验、全轴随机振动试验和综合环境应力试验。其中，温度应力试验主要目的是确定产品在没有任何外部振动情况下的破坏温度上限和下限。主要包括热步进应力和冷步进应力这两个方面。温度循环试验要求通过温度变化来找到温度的稳定时间。全轴随机振动试验主要采用三轴六自由度的宽带，采用步进昂视来进行试验。综合环境应力试验主要指将产品放在振动和温度循环的综合环境中进行应力试验。
3.数控机床可靠性强化试验结果。首先，温度应力试验得到了数控机床工作的高低温极限以及芯片温度的变化。并且，环境温度远远低于芯片温度，而且，芯片中心位置的温度与边缘位置的温度有着要一定的温度差。这说明闲篇发热不均匀，缺乏对产品散热的合理处理；其次，温度循环试验表明在快速温变率下，数控机床会受到内部应力，造成接触不良，进而导致数控系统信号不稳定；最后，全轴随机振动步进应力试验表明数控机床主板插槽会在振动环境下出现松动现象，进而导致接触不良。而且，数控面变容易受温度的影响出现表面变形、肿胀等现象，导致湿气进入产品之中，严重影响产品的性能。
4.数控机床可靠性强化措施。首先，数控机床可靠性强化需要改进数控机床芯片，采用低耗能、芯片封装、合理散热等设计方法减少漏电流对芯片的影响，保证芯片的导热性能，避免芯片受热不均等现象。其中，低耗能设计主要指运用氧化层厚度、沟道长度、结深等参数来进行设计。芯片封装技术主要指运用陶瓷封装等技术，在避免芯片被烧毁的基础上，保证芯片的导热性能。而合理散热设计主要指分散发热元件，并为芯片设计散热结构，以达到散热效果；其次，数控机床可靠性强化需要改进电源模块，加固直流电源模块的质量，消除电源输出过程中的高频噪声和波纹。具体来说，电源模块改进技术主要包括抑制低频纹波、抑制高频纹波、抑制环节噪声、浪涌防护技术等。
参考文献：
[1]数控机床可靠性技术数据库应用[J]. 谈治国. 制造技术与机床. 2017（01）.
[2]“数控机床可靠性技术”专题（九） 可靠性驱动的装配工艺[J]. 张根保，赵洪乐，杨兴勇. 制造技术与机床. 2015（03）.
[3]数控机床可靠性技术的发展[J]. 孙厚春. 山东工业技术. 2015（02）.
作者：黄启磊（1989.01—），江西九江人。现任职于江西工程高级技工学校，助讲，本科学历。研究方向：数控。