(一)机床性能或状态
数控机床在使用过程中，其性能或状态随着使用时间的推移而逐步下降，呈现如图1-10所示的曲线。很多故障发生前会有一些预兆，即所谓潜在故障，其可识别的物理参数表明一种功能性故障即将发生。功能性故障表明机床丧失了规定的性能标准。
图1-10中P点表示性能已经恶化，并发展到可识别潜在故障的程度，这可能表明金属疲劳的一个裂纹将导致零件折断；可能是振动，表明即将会发生轴承故障；可能是一个过热点，表明电动机将损坏；可能是一个齿轮齿面过多的磨损等。F点表示潜在故障已变成功能故障，即它已质变到损坏的程度。P-F间隔，就是从潜在故障的显露到转变为功能性故障的时间问隔，各种故障的P-F间隔差别很大，可由几秒到好几年，突发故障的P-F间隔就很短。较长的间隔意味着有更多的时间来预防功能性故障的发生，此时如果积极主动地寻找潜在故障的物理参数，采取新的预防技术，就能避免功能性故障，争得较长的使用时间。
图1-10设备性能或状态曲线
(二)机械磨损故障
数控机床在使用过程中，由于运动机件相互产生摩擦，表面产生刮削、研磨，加上化学物质的侵蚀，就会造成磨损。磨损过程大致分为下述3个阶段。
1．初期磨损阶段
多发生于新设备启用初期，主要特征是摩擦表面的凸峰、氧化皮、脱炭层很快被磨去，使摩擦表面更加贴合，这一过程时间不长，而且对机床有益，通常称为“跑合”，如图1-11中的0a段。
图1-11典 型磨损过程
2．稳定磨损阶段
由于跑合的结果，使运动表面工作在耐磨层，而且相互贴合，接触面积增加，单位接触面上的应力减小，因而磨损增加缓慢，可以持续很长时间，如图1-11所示的ab段。
3．急剧磨损阶段
随着磨损逐渐积累，零件表面抗磨层的磨耗超过极限程度，磨损速率急剧上升。理论上将正常磨损的终点作为合理磨损的极限。
根据磨损规律，数控机床的修理应安排在稳定磨损终点b为宜。这时，既能充分利用原零件性能，又能防止急剧磨损出现。修理也可稍有提前，以预防急剧磨损，但不可拖后。若使机床带病工作，势必带来更大的损坏，造成不必要的经济损失。在正常情况下，到达b点的时间一般为7～10年。
(三)数控机床故障率曲线
与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图1-12所示的浴盆曲线(也称失效率瞌线)表示。整个使用寿命期，根据数控机床的故障频率大致分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。
图1-12数控机床故障规律(浴盆曲线)
1．早期故障期这个时期数控机床故障率高，但随着使用时间的增加迅速下降。这段时间的长短，随产品、系统的设计与制造质量而异，约为10个月。数控机床使用初期之所以故障频繁，原因大致如下：
(1)机械部分。机床虽然在出厂前进行过磨合，但时间较短，而且主要是对主轴和导轨进行磨合。由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的问隙，导致故障的发生。
(2)电气部分。数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件，这些元器件虽然在制造厂经过了严格的筛选和整机考机处理，但在实际运行时，由于电路的发热，交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。
(3)液压部分。由于出厂后运输及安装阶段的时问较长，使得液压系统中某些部位长时间无油，气缸中润滑油干涸，而油雾润滑又不可能立即起作用，造成油缸或气缸可能产生锈蚀。
此外，新安装的空气管道若清洗不于净，一些杂物和水分也可能进入系统，造成液压、气动部分的初期故障。除此之外，还有元件、材料等原因会造成早期故障，这个时期一般在保修期以内。因此，数控机床购回后，应尽快使用，使早期故障尽量地显示在保修期内。
2．偶发故障期
数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的偶发故障期，即正常运行期。正常运行期约为7～10年。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。
3．耗损故障期
耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，使用寿命已接近完结，从而处于频发故障状态。
数控机床故障率曲线变化的3个阶段，真实地反映了从磨合、调试、正常工作到大修或报废的故障率变化规律，加强数控机床的日常管理与维护保养，可以延长偶发故障期。准确地找出拐点，可避免过剩修理或修理范围扩大，以获得最佳的投资效益。
本文关键字：数控机床 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
