高速走丝线切割机故障模式及其原因的分析

金属狂人

1 　引言 - I- ~* r) m/ y: ^3 g" g& `6 U产品是企业的命脉,质量是产品的生命,可*性是质量的灵魂。随着科学技术的发展,产品日趋多样化。产品的结构千差万别,发生故障的模式也多种多样,在众多影响可*性的因素中,确定关键因素是可*性分析的重要任务。电火花加工技术是一种非常重要的现代加工方法。随着新材料、新工艺的发展,电火花线切割机的应用日益普及,其良好的柔性,稳定的加工精度为用户带来了巨大的效益。但是电火花线切割机较高的故障率(尤其是高速走丝电火花线切割机) 造成的停机和维修费用又给用户带来极大的不便和资源的浪费。因此,提高线切割机可*性的问题就急切地摆在了机床制造商和用户的面前。 5 ?" B: _6 ~4 Z% t: y, b9 H 为进行线切割机的可*性研究,需要大量准确的数据。由于线切割机是应用机械、电子、计算机、电加工等技术的自动化程度高、结构复杂的综合系统,其可*性数据的采集不仅需要大量的人力、物力和很长的时间,而且投入样本的实验费用较高。目前,国内采集在实际使用中的线切割机的可*性数据几乎是空白。 . }* s( a$ C: O* n2 f % T0 p2 C @8 z m6 G8 d/ A4 @本文以选择一种具有典型结构的电火花线切割机为目标,对在全国使用的20 台高速走丝线切割机的故障数据进行了跟踪记录,获得了较为丰富准确的可*性数据,并根据线切割机本身的特点和使用中的实际情况,将线割机划分为15 个子系统,并确定了43 种故障模式和36 种故障原因,基于Power2Builder 和Sybase 建立了线切割机可*性数据库,为线切割机的可*性分析和可*性设计提供了基础。 ! h" L' w) Y; V$ {4 o本文对高速走丝线切割机进行了故障的统计与分析。查清整机各故障部位、故障模式及故障原因的比率,从整机上掌握线切割机的故障发生情况;对故障频繁的部件或子系统深入进行故障模式和故障原因的分析,探寻可*性改进设计的方向,为根据实际情况对线切割机进行可*性分配和改进设计提供依据。 1 s! t" Y H0 E1 e j ) t! _' z) Q( S$ a, H2 　线切割机故障模式和故障原因的统计与分析 基于线切割机的可*性数据库,分别进行了故障部位(子系统) 、故障模式和故障原因的分析。各故障部位、故障模式和故障原因的频率如表1～表3 ,由此绘制频率统计直方图如图1～图3 。 ! o2 E+ S4 N% `( h/ G 由表1可见,线切割机的故障发生较多的子系统主要是运丝装置( 5 9 . 3 2 2 %) 、电气系统(28. 814 %) 等。这两个子系统发生的故障占整个机床故障的88. 136 % ,其中运丝装置发生故障最为频繁,它的故障频率远高于其它部位。运丝装置包括运丝电机、螺杆与螺母、同步齿形带、联轴节和进电块等与运丝有关的部分。运丝装置是影响线切割机可*性的最主要因素,提高其可*性水平是当务之急。 5 _; a- G# I# \# u" [2 g8 `; J/ a由表2 、表3和图2 、图3可见,高速走丝线切割机发生故障较频繁的模式是元器件损坏(25. 424 %) 、加工效率低(20. 339 %) 和零部件损坏(15. 254 %) 等,而引起线切割机发生故障最多的原因是元器件损坏(28. 814 %) 、磨损(22. 034 %) 和零部件损坏(18. 644 %) 等。零部件损坏和元、器件损坏主要是指同步齿形带和电气、电子器件的损环,而这些元器件主要是由外购获得的,说明外购和外协件质量较差,应采取措施加以改进。另外,线切割机运丝装置的故障频率明显超过其他部位,说明运丝装置需进行较大的改进,以提高机床的可*性水平。 8 L) _% I( y3 `8 y对于高速走丝线切割机故障概率最高和较高的两个子系统的故障模式和故障原因,本文作了进一步的统计与研究。 3 　子系统故障分析 + v K3 B- @$ f/ |% w运丝装置是发生故障最频繁的部位,是影响线切割机可*性的最主要因素。图4 是运丝装置故障模式频率图,图5 是运丝装置故障原因频率图。运丝装置故障模式主要是加工效率低和零部件损坏,占57. 143 %。运丝装置故障原因主要是磨损、零部件损坏和断裂,约占80 %。由于结构上采用单进电块形式,双向运丝造成单进电块与电极丝间的接触时好时坏,往往会产生串联电阻现象,从而使进电块使用寿命降低。同时还降低了加工效率。零、部件损坏主要是同步齿形带故障。 $ Y& o2 J& {. m) o" n' P/ T/ X 电气系统是发生故障较频繁的部位,是影响线切割机可*性的主要因素。图6 是电气系统故障模式频率图,图7 是电气系统故障原因频率图。电气系统故障模式主要是元器件损坏,高达82. 353 %。电气系统故障原因主要是元器件损坏, 约占76. 471 %。电气及电子器件主要是由外购获得的,说明外购和外协件质量较差。 , g2 h4 Q X( ]8 c8 v3 S4 W4 　结论 : r! ^8 e3 [% z" S% H. t4 L　　(1) 运丝装置是线切割机发生故障最频繁的子系统,它的故障频率远高于其它部位。运丝装置包括进电块、同步齿形带、螺杆与螺母、联轴节、运丝电机等与运丝有关的部分,运丝装置需进行较大的改进,以提高机床的可*性水平。运丝装置是影响线切割机可*性的最主要因素,提高其可*性水平是当务之急。 : d; Z- x+ c1 I　　(2) 线切割机发生故障较频繁的模式是元器件损坏、加工效率低和零部件损坏等,而发生故障最多的原因是元器件损坏、磨损和零部件损坏等。零部件损坏和元器件损坏主要是指同步齿形带和电气、电子元器件的损坏,而这些元器件主要是由外购获得的,说明外购和和外协件质量较差,应采取措施加以改进。