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數(shù)控加工中心電氣控制與驅動系統(tǒng)的可靠性研究
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隨著科技快速的發(fā)展，制造技術也得到了進一步的改進以及創(chuàng)新，而數(shù)控加工中心則是制造技術重要的載體，數(shù)控加工中心的發(fā)展以及可靠運行對于制造業(yè)的發(fā)展有著至關重要的影響。所以，人們也越來越關注數(shù)控加工中心的發(fā)展，而數(shù)控加工中心的可靠性更是評價數(shù)控加工中心*性與否的關鍵性指標。在數(shù)控加工中心之中，電氣控制與驅動系統(tǒng)是重要的_個子系統(tǒng)，同時也是數(shù)控加工中心中易發(fā)生故障的系統(tǒng)。所以，要想確保數(shù)控加工中心的運行具有更高的可靠性，必須要確保電氣控制與驅動系統(tǒng)具有非常好的可靠性。在對數(shù)控加工中心的電氣控制與驅動系統(tǒng)進行可靠性分析時，故障樹分析的方法重要的一種可靠性分析方法。由于故障樹分析方法具有非常強的系統(tǒng)性，所以，故障樹分析方法也被應用在很多的領域之中。不過，現(xiàn)階段數(shù)控加工中心技術不斷的革新與發(fā)展，數(shù)控加工中心的結構也更加的趨于復雜化，數(shù)控加工中心的故障發(fā)生也逐漸的突顯出了動態(tài)失效的特點。所以，故障樹分析方法已經(jīng)無法滿足對復雜數(shù)控加工中心結構的動態(tài)失效問題分析的要求，也逐漸的出現(xiàn)了基于動態(tài)失效的故障分析方法。近年來，3F技術開始出現(xiàn)并得到了迅速的發(fā)展，其在分析系統(tǒng)可靠性工作中發(fā)揮著越來越重要的作用，逐漸的被應用于各個領域之中，被用來分析不同系統(tǒng)的運行可靠性。
2數(shù)控加工中心電氣控制與驅動系統(tǒng)的可靠性分析方法
2.1數(shù)控加工中心電氣控制與驅動系統(tǒng)的故障樹分析方法
在數(shù)控加工中心的運行過程中，對于運行的可靠性有著重要影響的便是電氣控制與驅動系統(tǒng)。在數(shù)控加工中心之中，位于加工中心內(nèi)部不同部位之中的一些電氣元件和相應的連結線路便屬于數(shù)控加工中心的電氣控制與驅動系統(tǒng)，其也是數(shù)控加工中心中關鍵的一個子系統(tǒng)。而且在數(shù)控加工中心之中，該子系統(tǒng)發(fā)生故障的概率是高的，同時也是對于數(shù)控加工中心可靠性影響大的一個子系統(tǒng)。在對數(shù)控加工中心進行可靠性分析的過程中，應用的多的一種方法便是故障樹分析方法，該分析方法已經(jīng)在很多的領域之中得以應用。通過故障樹分析方法，能夠找出系統(tǒng)中所發(fā)生的一些基本的故障、故障產(chǎn)生的具體原因以及故障事件出現(xiàn)的概率大小等。所以，采用故障樹分析方法進行可靠性的分析是必要的。故障樹分析方法早是在上世紀的60年代初由美國學者Watson所提出的，其主要是用來對結構相對復雜的一些系統(tǒng)進行安全性以及可靠性的相關評價工作。并且，在之后也逐漸的對故障樹分析方法進行了一定的完善與改進，使得該分析方法在可靠性分析中的應用更為廣泛，故障樹分析方法的具體流程如圖1所示。
在采用故障樹分析方法時，若想防止形成一個不正確的故障樹模型，要對構建故障樹的一些邊界條件加以嚴格的確定，并且也應當對一些事件進行嚴格的定義。同時，在構建故障樹的過程中，也不能出現(xiàn)有所遺漏的問題，應當自上向下對故障樹進行逐級的構建。
2.2數(shù)控加工中心電氣控制與驅動系統(tǒng)的3F分析方法
3F分析方法是經(jīng)過長期的實踐總結而得到的，其能夠有效的使系統(tǒng)中的故障得以減少或者*的消除，可以大限度的確保系統(tǒng)的運行具有可靠性。通過利用3F分析技術，能夠對系統(tǒng)中的故障模式、危害進行分析，還可以進行故障樹分析，同時也能夠進行故障的分析以及糾錯處理，是確保系統(tǒng)可靠運行的一種有效以及實用的分析方法。
3數(shù)控加工中心電氣控制與驅動系統(tǒng)的可靠性的主要影響因素3.1元件的質量
在對以往對數(shù)控加工中心的維修經(jīng)驗來看，導致數(shù)控加工中心運行故障的原因，很多情況下是因為元件的質量出現(xiàn)問題而導致的。
(1)對于數(shù)控加工中心的一些外圍電氣元件來說，會使用到一些接觸式的機械元件，例如，繼電器以及接觸器等元件。若是這些元件的質量較差，極易的導致數(shù)控加工中心中電氣控制與驅動系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定的問題。在這些接觸式的機械元件之中，所存在的一些質置問題主要是觸點位置處的不具有良好的彈性，在使用過程中極易發(fā)生疲勞問題，在動靜的觸點位置，接觸過程中所形成的電阻較大。同時，受到外界環(huán)境溫度升高以及元件的骨架發(fā)生一定的形變等因素影響，極易的導致這些接觸式的機械元件出現(xiàn)失靈問題。
(2) 電容器元件出現(xiàn)失效問題同樣也將出現(xiàn)一些噪聲，尤其是電容器的形狀為管狀時，在引出線和內(nèi)部的電極發(fā)生接觸的過程中，要是出現(xiàn)接觸不良的問題時，極易的產(chǎn)生較強的噪聲，如果問題較為嚴重時，極有可能使得電解液發(fā)生并流問題，并流至電極以及引線的中間位置處，從而引發(fā)漏油現(xiàn)象，使得兩者的接觸電阻急劇增加，幾乎的等同于將兩者切斷。并且，電容器的內(nèi)部絕緣層易發(fā)生老化以及破壞問題，導致電容器的內(nèi)部出現(xiàn)一定的放電現(xiàn)象，同樣會導致非常大的浪涌沖擊問題產(chǎn)生。
(1)虛接虛焊。進行電氣控制與驅動系統(tǒng)的安裝作業(yè)時，對于導線端子應當充分的壓緊，避免出現(xiàn)松動問題，要不然極易導致一些接觸問題以及腐蝕問題的發(fā)生，使得在接觸位置處的發(fā)熱置急劇增加，接觸位置的電阻值會急劇的增大。若在這一時期內(nèi)有干擾電流的出現(xiàn)，那么接觸位置便會形成非常大的電壓降。而若是電壓屬于放大器裝置的輸入電壓，那么會導致放大器在進行電壓輸出的過程中，存在極大的噪聲電壓。而對于一些焊接元件，若是發(fā)生虛焊問題。那么，在管腳的位置處易出現(xiàn)元件的銹蝕問題，雖然元件剛開始使用的過程中不會出現(xiàn)問題，但是在較長一段時間之后便會誘發(fā)一些噪聲電壓的出現(xiàn)，使得系統(tǒng)受到極大的干擾，引起系統(tǒng)的可靠性不良問題。
(1) 電源問題。在電氣控制與驅動系統(tǒng)中，計算機裝置發(fā)生故障的原因很多情況下是由于電源出現(xiàn)一定的故障而引起的。由于電源經(jīng)常的會受到各個因素的干擾，所以電源極易出現(xiàn)_些較強的噪聲，而會對電氣控制與驅動系統(tǒng)造成可靠性極大的不良影響。另外，由于電網(wǎng)在供電的過程中，出現(xiàn)_些供電不穩(wěn)定的問題，同樣也極易的導致系統(tǒng)產(chǎn)生_定的波動，使得系統(tǒng)的可靠性受到較大的影響。因為不同的企業(yè)之間的用電具有相對大的差異性，僅僅是電網(wǎng)中電壓出現(xiàn)波動情況，就會產(chǎn)生相對大的誤差，另外，在輸送的線路之中還存在著很多的諧波干擾，也易導致系統(tǒng)運行過程中的不穩(wěn)定，使系統(tǒng)極易發(fā)生故障。
(2)機械噪聲。數(shù)控加工中心自身的固定結構或者一些傳動的裝置，在數(shù)控加工中心的運行時，若是由于設計以及安裝等一些原因而未能全面的考慮周全，便易導致數(shù)控加工中心在運行的過程中出現(xiàn)較為嚴重的振動，也可能導致個別的器件的振動頻率和電機發(fā)生轉動的頻率相同，形成共振現(xiàn)象。而若是這些元件所在的電路之中含有諧波電路的電容裝置或者是電感線圈裝置時，便會導致一定的干擾問題出現(xiàn)。若是一些接觸式的機械器件發(fā)生振動，極易導致壓力的不斷變化而引起接觸位置的接觸不良問題出現(xiàn)，而電流在經(jīng)過此位置時就會形成相應的電壓波動，從而影響到整個系統(tǒng)的可靠性。
在數(shù)控車床中，通常電氣控制與驅動系統(tǒng)的組成是采用的兩種不同的結構組形式，一種屬于整體的模塊構成，而另外一種則是分立模塊構成。僅僅就干擾方面來說，采用整體模塊結構所具有的抗干擾性能相對要差。這是由于對于整體的模塊來說，信號線所擁有的長度一般均要長，而且極易的發(fā)生天線效應問題，對于一些干擾信號的接收置較大，導致系統(tǒng)的運行過程中較多的不穩(wěn)定因素出現(xiàn)。所以，通過應用小型的一些分立模塊結構，不僅可以有效的提升系統(tǒng)的運行可靠性，同時也非常的有利于系統(tǒng)功能的進一步擴充，在運行期間也便于維護，在實際中得到了越來越廣泛的應用。