1.项目背景和意

项目背景

随着发动机事业的蓬勃发展，高精度数控设备在相关机械制造领域得到广泛应用。对于高精度数控设备而言日常的维护更加重要，当前我们的维修维护技术仍然停留在过去普通机械加工设备的基础上

西控公司拥有高精度数控加工设备400余台，涵盖了当前高精度数控设备的主要类别，日常的故障维修、备件更换年平均费用达xxx万元，其中部分是周期性更换外，其余大部分是由于相关技术缺乏无法进行维护与维修，只能依靠外商来进行采购与维修。费用昂贵，周期漫长。当前主要高精高速数控设备均采用电主轴进行加工，电主轴的维修技术一直由外商垄断，国内无法进行维修。伺服调整技术作为整个伺服控制系统的核心功能一直由数控系统厂家控制，拒绝向用户进行培训学习

项目意义

通过相关创新技术研究，创建适用于现代高精度数控设备的相关维护维修技术规范，实现高精数控设备日常故障频次的有效降低，延长数控设备精度的衰减周期，延长设备使用周期。通过项目实施突破外商的技术壁垒，建立我们自己的相关技术工艺体系，锻炼出一批不但具备良好理论知识的，更具有良好操作能力的技术人员。形成良好的技术传递方式，通过不断的突破技术壁垒实现我们自身技术的不断提升与进步。在高精度数控设备维修维护方面打破外商对我们的技术垄断，有效缩短维修周期，降低维修费用

2.项目总体思路或主要方

2.1总体思

通过现有典型数控设备开展技术研究，通过典型设备的典型故障创建相关类别的可推广应用的调整、维修技术规范。摆脱相关高精设备维修受制于外商的不利局面。在典型设备的维修调试过程中研究相关的驱动调整技术分析方法，针对相关主流数控系统的伺服驱动调试优化技术进行总结。在设备维护与维修中加大现代化检测设备的使用，降低人为误差的产生与影响，为维修与维护提供准确的数据支持，创建相关的激光检测实施标准规范

通过典型设备开展技术研究，制定相关的技术总结，建立相关的

术规范，并在其他同类型数控设备进行验证与测试，进行周期性的数据采集与监测，不断改进最终形成具备可实施的技术工艺文件。自主设计制造一批安装、调试用二级工量卡具，有效降低人为因素、人为误差的产生

2.2.电主轴维修技术方

图1电主轴内部结构分解模拟

开展对DMG系列加工中心电主轴的维修技术研究，电主轴维修技术主要包含电主轴的机械分解技术、电主轴精度修复技术、电主轴的装配技术、电主轴的安装调试检测技术。如图2为主轴内部实体结构图

图2 主轴内部实体结构

选取典型故障机床电主轴，通过大量的理论知识研究，逐步摸索其工作原理，对电主轴进行的详细结构模拟分析，绘制出电主轴结构原理图。设计制造系列二级工卡具，对其进行拆解维修，维修后进行相关的检测调试。对具体故障电主轴进行初步的分解，拆解连接件、电缆、信号线等外围部件。针对其结构特点，设计制造出专用的二级工卡具，逐步对电主轴进行进一步拆解，并同时依次绘制结构图。通过对电主轴的结构分解，逐步掌握其部件的详细原理以及结构特点。对影响电主轴精度的关键部位进行原理分析。通过原理分析初步制定出电主轴维修方案。分解后对电主轴结构进行详细研究，绘制详细结构图，找出故障源，对故障源进行维修。维修后结合系统结构原理制定详细的装配流程，自主设计制造二级工具，研究出如何在保证主轴不受损伤的情况下进行装配，并保证装配精度。电主轴维修后通过动平衡仪对电主轴进行检测，初步调整主轴动平衡状态，并在装配于机床后通过试运行进行进一步调整

通过技术创新项目掌握电主轴的拆解、维修、装配、调试技术，对其主要故障点、故障周期进行统计分析，制定出维修维护标准。以下是主轴工作原理图和主轴主要故障类型树图

图3主轴工作原理图及主轴主要故障类型树

通过技术创新研究，打破外商技术垄断，自主对电主轴进行快速维修，节省大量资金，缩短维修时间，保证现场生产。制定出适用于多型号多类型的电主轴维修标准。维修技术可广泛应用于各型号进口设备

通过技术创新研究，使电主轴的维修成本降低60%--80%，维修时间缩短为1周

2.3数控系统伺服调整技术方

利用现有资源开展对主流数控系统（西门子、发那科、海德汉等）开展伺服优化技术研究。制定出相应的伺服优化标准流程。并进行周期性监测与数据采集分析。编制相应的检测程序对数控系统各伺服轴插补联动功能进行优化测试

图4驱动优化原理结构

伺服优化是通过改变控制系统的动态性能来适应长期机械磨损带来的机械特性的改变。在一定周期内使设备的控制系统与机械特性达到最佳配比，最大程度的发挥数控设备的加工能效。通过伺服优化技术提高设备的可靠性、稳定性并且有效延长设备的使用周期，对设备的动态性能进行科学有效的保障

图5电流、速度、位置环路控制优化流程图

随着设备利用率的逐步提升和加工工艺的整合改进，设备的稳定性和可靠性成为了设备管理工作中的重点。在数控设备位置移动的过程中，良好的机械动态特性与数控系统控制的稳定性是伺服驱动稳定高效运行的关键。特别是在壳体类零件与空间坐标的耦合高速铣削中，对系统的动态和静态特性都提出了较高的要求

通过技术创新研究，使得数控设备的稳定加工周期延长50％，由当前的5—7年延长至10年左右，使得数控设备的机械故障频率得到有效控制，机械传动执行元件的使用寿命得到有效延长

2.4激光检测技

2.5数控设备典型部件维修技术研

3.已取得成果或预期成

3.1 电主轴维修技

累计维修电主轴20余套，累计节约维修资金达900余万元

电主轴的维修成本有效降低60%--80%，维修时间缩短为5天

3.2数控系统伺服调整技

通过技术创新项目研究，5台设备周期稳定性得到明显延长，加工精度保持性良好。数控设备的稳定加工周期延长30％，数控设备的机械故障频率得到有效控制，机械传动执行元件的使用寿命得到有效延长

3.3激光检测技

已编制出相关技术文件，制定出相关企业标准。累计检测设备200余台套。采用激光检测技术，实现了激光检测技术在机床部件安装过程中的检测应用 ；采用激光检测技术，实现了在维修中过程精度的精密控制，提高了对机床维修精度的精准控制能力

3.4数控设备典型部件维修技术研

全恢复了设备旋转工作台的功能与精度，无液压油渗漏现象，修复后旋转工作台满足德国机床协会VDI 3441标准精度要求：P ≦ 15秒，重复定位精度：Psmax ≦ 10秒。完全满足现场生产需求

4.项目主要创新

4.1 打破外商技术垄断，突破技术壁垒

该项目研究是在外商拒绝提供任何技术支持条件下完成，通过项目团队的刻苦钻研，掌握了相关技术，在电主轴维修技术、激光检测技术、伺服优化技术等方面处于国内领先水平

4.2建立了数控设备激光检测技术的应用规范与企业标准，应用于数控设备维修维护工作当中。激光检测技术水平处于国内领先

4.3总结制定出主流数控系统的伺服优化调整技术规范。通过技术实施使数控机床的精度稳定性周期得到有效延伸

4.4. 在典型部件维修工作中突破外商技术封锁，建立自己的维修工艺技术规范，节省费用，缩短周期

4.5 节约大量维修资金，维修周期得到有效缩短

4.6 数控设备故障率得到有效降低