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機床在投人使用后，因為自身系統和外界環境 作用會不間斷地發生各種各樣的故障。對加工中心 的故障特點，人們會根據自己的主觀接觸和認識會 有不同的看法。有人認為電控系統是加工中心的故 障高發區，也有人認為機械故障占加工中心的主要 部分。對每個觀點，人們都會有自己的依據。本文根 據上汽通用五菱發動機制造部加工中心從2010年 到2012年的故障數據,分別從故障部位和部位失效 模式探討了加工中心的故障特點，并提出針對性的 方法以提高機床的可靠性本文討論的加工中心為MAG的臥式加工中心， 由電氣系統、液壓系統、冷卻系統、潤滑系統、氣動系 統、機床夾具、機床防護裝置組成，采用31i-AFANUC 數控系統。

1 MAG加工中心故障部位分布

MAG加工中心故障部位分布見表1。

從表1的數據可以看出，工裝夾具故障所占的 比例大，為40.22 %，其次是電控系統為24.54 %。 工裝夾具作為定位系統，直接與工件進行接觸,所處環境惡劣，運動元件組成的系統復雜，因此不難 解釋工裝夾具故障率高的問題。工裝夾具故障主要 體現在定位失效。根據現場數據顯示,夾具越復雜， 故障率越高。夾具復雜程度源于工件的定位要求。工 裝夾具定位是否可靠直接影響工件的加工質量。工 件質量是評判機床加工能力的關鍵標準。因此，保證 工裝夾具的穩定性，就能夠有效提高工件質量的穩 定性。

工裝夾具與工件直接接觸，會使工裝夾具元件 產生斷裂、變形、表面磨損等問題。控制質量,就必須 控制夾具的定位元件。MAG機床關鍵定位元件均采 用合金材料且表面硬度要求高。定位元件直接與工 件接觸,經過一段時間，定位元件會磨損。實現定位 的執行元件主要是各類夾緊頭與油缸。有翻轉夾具 的工位故障率相對其他沒有翻轉夾具的立式夾具要 高得多。從翻轉夾具到臥式夾具，缸體夾歪的故障造 成的后果很嚴重，夾緊頭和油缸都會斷裂和變形。

MAG機床用到翻轉夾具的有三個工位。從統計 的數據看，這三個工位故障頻次高。MAG的上料翻 轉夾具結構相對簡單，依靠一個錐形桿在夾緊過程 進行自定位，同時左右向依靠一個限位塊進行定位。 翻轉定位的穩定性依賴工件本身以及夾具上的對中 裝置。根據數據分析，工件夾歪具體原因有如下幾點： 夾具定位零部件損壞故障；

夾具機構松動；

夾具機構卡死；

傳感裝置誤感應；

工件本身問題。查看MAXIMO系統故障記錄， 發現由于夾具零部件損壞導致的工件夾歪占少部分。

工件定位的好壞，主要依靠氣隙傳感器的檢測 功能。氣隙傳感器能夠將泄漏的氣流量轉換成間隙 值，使我們能夠直觀的判斷工件定位情況。理論上，工件必須在X/Y/Z/U/V/W六個自由度上都受到約束。 當工件受力產生變化時，工件離開定位面，故障隨之 產生。工件在加工過程中的受力是一個動態的過程。 液壓夾具對工件的定位是相對穩定的。加工過程，刀 具切削工件時，力的大小和方向均在變化。液壓夾具 零部件的損壞、磨損、松動都會導致工件加工過程中 偏移。其中零部件損壞和松動是主要因素。

電氣控制系統行駛控制的功能，協調著各個部 件的有序運動。電控系統包括硬件和軟件兩部分。電 氣系統產生的故障往往是因硬件上的問題。電控系 統的故障的特點是查找原因困難，導致故障的原因 簡單。從故障數據可以看到，電氣故障的主因是電氣 元器件損壞。損壞形式一般為觸點接觸不良。由于機 床本身振動，線路接頭也會有松脫問題。機床環境相 對惡劣，線路易受到腐蝕以及扯斷。MAG機床電氣方 面已做得比較成熟，電氣系統相對穩定。

2MAG加工中心故障模式分布

加工中心功能失效模式有多種，如零部件損壞、 零部件功能失效、機構松動卡死、流體泄露、誤報警 等。零部件功能失效定義為能夠通過調整性處理恢 復零部件的功能的模式。調整型故障是指零部件使 用一段時間后會變化，變化導致偏離要求范圍，通過 調整，能夠恢復功能的故障，如液壓電磁閥內控制壓 力的彈簧。相反，損壞型故障是元件已喪失其功能， 無法進行調整的故障。調整型故障往往比損壞型故 障復雜程度大。根據數據統計，得出以下表2所示的 加工中心故障模式分布。

從表2可以看出，機構的松動和卡死占失效模 式的47 %，與上節分析的夾具故障能夠相對應。機構 松動來源于振動。機構松動主要是固定螺栓的松動。 通過減少因振動導致的機構松動，能夠極大的提高 機床的穩定性。目前常用的防松方法有三種:摩擦防 松、機械防松和防松。機械防松和摩擦防松稱為 可拆卸防松，而防松稱為不可拆卸防松。常用的 防松有:點焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時 大多要破壞螺紋緊固件,無法重復使用。故機械防松 和摩擦防松成為機床常用的防松方法。MAG機床夾 具主要依靠內六角螺栓和銷釘進行緊固，這種方式 相對可靠。沒有打銷固定的機構，易受振動影響，故 給固定螺釘增加螺紋膠以及增加防送墊圈可有效減 少因機構松動產生的故障。

機械零部件功能失效與電氣元件接觸不良定義 為可通過調整解決的故障模式。這兩種失效模式占 28%。此種故障具有一定的規律性。要有效控制此類 故障，就必須依元件的運行規律進行一些預防性維 修。當前，我們依據經驗以及元部件的使用規律，定 期進行調整性的作業。通過此種作業，能夠有效預防 此種故障的發生。預防性維修系統的建立需要不斷 的積累經驗和積累理論知識。

機械零部件損壞和電氣元件損壞同屬不可調整 的失效模式。維護設備，保證設備能夠正常運作，備 件的供應*。一個完善的備件供應系統能夠 把機床故障停線的損失降到低。一些備件的損壞 具有一定的規律，因此，依照規律，我們可定期更換 備件,防患于未然。

由以上分析可以看到，調整性的故障模式占主 要部分是MAG加工中心故障的重要特點。這一特點 的深層原因是由高速、強力切削與精密位置控制之 間的矛盾。強力切削導致夾具夾緊定位要求高，精密 位置控制既需要主軸的性能優秀，還需要夾具定位 可靠。一臺機床性能的優劣不僅要看它的加工能力， 還有看它的可靠性。通過以上數據的分析，調整型故 障對機床的可靠性起著決定性作用。一些調整型和 損壞型故障有其規律性，我們可以通過對機床運行 數據和故障信息進行預防性的維修。

3結束語

經過數據的統計分析，我們知道MAG加工中心 調整型故障占大部分的比例，是該加工中心的主要 特點。這一特點的表面原因是機床運行環境多變和 復雜。深層原因是由高速、強力切削與精密位置控制 之間的矛盾。由于調整型故障與機床可靠息相 關,所以我們在對機床的可靠性維護時，需要著重研 究調整型故障的產生機理和規律。只有把握住調整 型故障的產生機理和規律，通過預防性維修作業，我 們才能夠有效抑制調整性故障的發生，從而提高機 床的穩定性和可靠性。

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