关于MAG加工中心故障特点探析

机床在投人使用后，因为自身系统和外界环境 作用会不间断地发生各种各样的故障。对加工中心 的故障特点，人们会根据自己的主观接触和认识会 有不同的看法。有人认为电控系统是加工中心的故 障高发区，也有人认为机械故障占加工中心的主要 部分。对每个观点，人们都会有自己的依据。本文根 据上汽通用五菱发动机制造部加工中心从2010年 到2012年的故障数据,分别从故障部位和部位失效 模式探讨了加工中心的故障特点，并提出针对性的 方法以提高机床的可靠性本文讨论的加工中心为MAG的卧式加工中心， 由电气系统、液压系统、冷却系统、润滑系统、气动系 统、机床夹具、机床防护装置组成，采用31i-AFANUC 数控系统。

1 MAG加工中心故障部位分布

MAG加工中心故障部位分布见表1。

从表1的数据可以看出，工装夹具故障所占的 比例，为40.22 %，其次是电控系统为24.54 %。 工装夹具作为定位系统，直接与工件进行接触,所处环境恶劣，运动元件组成的系统复杂，因此不难 解释工装夹具故障率高的问题。工装夹具故障主要 体现在定位失效。根据现场数据显示,夹具越复杂， 故障率越高。夹具复杂程度源于工件的定位要求。工 装夹具定位是否可靠直接影响工件的加工质量。工 件质量是评判机床加工能力的关键标准。因此，保证 工装夹具的稳定性，就能够有效提高工件质量的稳 定性。

工装夹具与工件直接接触，会使工装夹具元件 产生断裂、变形、表面磨损等问题。控制质量,就必须 控制夹具的定位元件。MAG机床关键定位元件均采 用合金材料且表面硬度要求高。定位元件直接与工 件接触,经过一段时间，定位元件会磨损。实现定位 的执行元件主要是各类夹紧头与油缸。有翻转夹具 的工位故障率相对其他没有翻转夹具的立式夹具要 高得多。从翻转夹具到卧式夹具，缸体夹歪的故障造 成的后果很严重，夹紧头和油缸都会断裂和变形。

MAG机床用到翻转夹具的有三个工位。从统计 的数据看，这三个工位故障频次。MAG的上料翻 转夹具结构相对简单，依靠一个锥形杆在夹紧过程 进行自定位，同时左右向依靠一个限位块进行定位。 翻转定位的稳定性依赖工件本身以及夹具上的对中 装置。根据数据分析，工件夹歪具体原因有如下几点： 夹具定位零部件损坏故障；

夹具机构松动；

夹具机构卡死；

传感装置误感应；

工件本身问题。查看MAXIMO系统故障记录， 发现由于夹具零部件损坏导致的工件夹歪占少部分。

工件定位的好坏，主要依靠气隙传感器的检测 功能。气隙传感器能够将泄漏的气流量转换成间隙 值，使我们能够直观的判断工件定位情况。理论上，工件必须在X/Y/Z/U/V/W六个自由度上都受到约束。 当工件受力产生变化时，工件离开定位面，故障随之 产生。工件在加工过程中的受力是一个动态的过程。 液压夹具对工件的定位是相对稳定的。加工过程，刀 具切削工件时，力的大小和方向均在变化。液压夹具 零部件的损坏、磨损、松动都会导致工件加工过程中 偏移。其中零部件损坏和松动是主要因素。

电气控制系统行驶控制的功能，协调着各个部 件的有序运动。电控系统包括硬件和软件两部分。电 气系统产生的故障往往是因硬件上的问题。电控系 统的故障的特点是查找原因困难，导致故障的原因 简单。从故障数据可以看到，电气故障的主因是电气 元器件损坏。损坏形式一般为触点接触不良。由于机 床本身振动，线路接头也会有松脱问题。机床环境相 对恶劣，线路易受到腐蚀以及扯断。MAG机床电气方 面已做得比较成熟，电气系统相对稳定。

2MAG加工中心故障模式分布

加工中心功能失效模式有多种，如零部件损坏、 零部件功能失效、机构松动卡死、流体泄露、误报警 等。零部件功能失效定义为能够通过调整性处理恢 复零部件的功能的模式。调整型故障是指零部件使 用一段时间后会变化，变化导致偏离要求范围，通过 调整，能够恢复功能的故障，如液压电磁阀内控制压 力的弹簧。相反，损坏型故障是元件已丧失其功能， 无法进行调整的故障。调整型故障往往比损坏型故 障复杂程度大。根据数据统计，得出以下表2所示的 加工中心故障模式分布。

从表2可以看出，机构的松动和卡死占失效模 式的47 %，与上节分析的夹具故障能够相对应。机构 松动来源于振动。机构松动主要是固定螺栓的松动。 通过减少因振动导致的机构松动，能够极大的提高 机床的稳定性。目前常用的防松方法有三种:摩擦防 松、机械防松和防松。机械防松和摩擦防松称为 可拆卸防松，而防松称为不可拆卸防松。常用的 防松有:点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时 大多要破坏螺纹紧固件,无法重复使用。故机械防松 和摩擦防松成为机床常用的防松方法。MAG机床夹 具主要依靠内六角螺栓和销钉进行紧固，这种方式 相对可靠。没有打销固定的机构，易受振动影响，故 给固定螺钉增加螺纹胶以及增加防送垫圈可有效减 少因机构松动产生的故障。

机械零部件功能失效与电气元件接触不良定义 为可通过调整解决的故障模式。这两种失效模式占 28%。此种故障具有一定的规律性。要有效控制此类 故障，就必须依元件的运行规律进行一些预防性维 修。当前，我们依据经验以及元部件的使用规律，定 期进行调整性的作业。通过此种作业，能够有效预防 此种故障的发生。预防性维修系统的建立需要不断 的积累经验和积累理论知识。

机械零部件损坏和电气元件损坏同属不可调整 的失效模式。维护设备，保证设备能够正常运作，备 件的供应。一个*的备件供应系统能够 把机床故障停线的损失降到。一些备件的损坏 具有一定的规律，因此，依照规律，我们可定期更换 备件,防患于未然。

由以上分析可以看到，调整性的故障模式占主 要部分是MAG加工中心故障的重要特点。这一特点 的深层原因是由高速、强力切削与精密位置控制之 间的矛盾。强力切削导致夹具夹紧定位要求高，精密 位置控制既需要主轴的性能优秀，还需要夹具定位 可靠。一台机床性能的优劣不仅要看它的加工能力， 还有看它的可靠性。通过以上数据的分析，调整型故 障对机床的可靠性起着决定性作用。一些调整型和 损坏型故障有其规律性，我们可以通过对机床运行 数据和故障信息进行预防性的维修。

3结束语

经过数据的统计分析，我们知道MAG加工中心 调整型故障占大部分的比例，是该加工中心的主要 特点。这一特点的表面原因是机床运行环境多变和 复杂。深层原因是由高速、强力切削与精密位置控制 之间的矛盾。由于调整型故障与机床可靠息相 关,所以我们在对机床的可靠性维护时，需要着重研 究调整型故障的产生机理和规律。只有把握住调整 型故障的产生机理和规律，通过预防性维修作业，我 们才能够有效抑制调整性故障的发生，从而提高机 床的稳定性和可靠性。

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