数控设备维修改造的标准化

　　数控设备的标准化，这项工作一向被认为是设备制造商在产品设计、生产过程中的事情。因此，往往在设备维修、改造过程中不被引起足够的重视，甚至在机床的翻新改造设计中也没能提到应有的位置。致使一些设备在维修、改造翻新后遗留不应有的隐患和遗憾。随着我国改革开放的不断深入，国内企业为了适应市场竞争，提高对市场的应变和反应能力，在生产过程中越来越普遍地使用数控设备。在维修、改造工作越来越重要的状况下，维修、改造中的标准化问题已不得不非常紧迫地提到了我们的议事日程上。以下仅根据“GB／T5226.1《工业机械电气设备第一部分：通用技术条件》”和“GB9061《金属切削机床通用技术条件》”和及“JB4139《金属切削机床及机床附件安全防护技术条件》”等标准，通过几个问题的实例说明标准化工作在设备维修改造中的重要性。

　　一、关于人员和财产安全

　　这一问题非常重要。无论在我国有关国家标准中，还是在欧共体机电产品的CE认证中都是属于强制性执行的重要内容。对“人员和财产的安全性，控制响应的一致性及维护的便利性”明确“不宜牺牲上述基本要素来获取高性能。”(IEC204.1，GB5226.1)但在实际维修改造工作中，仍然有以下现象出现：

　　现象1：乱接中线到PE。

　　仅以我国国家标准GB／T5226.1为例，其中5.1款明确规定，“在电气设备内部，中线和保护接地电路之间不应相联。也不应把PEN兼用端子在机械电柜内部使用。”我们曾经遇到不止一例改造后的机床，由于增加器件，需要AC220V电源，则直将三相380V中的一相与机床PE接地端接出构成AC220V，在增加三相用电器件后将其引出的中线接到了PE端子上。显然，若当某处因机械故障断开时，此时设备就成为一个对地有220VAC电压的带电体。此时的设备可对人员构成直接电击伤害。

　　一般情况，机床生产商根据国家标准规定，“只有在用户同意下才可使用中线。使用中线时应在机械的技术文件(安装图和电路图)上表清楚，并应对中线提供标有N的单用绝缘端子。”因此，机床改造时切不可图省事乱接中线到PE，确保生产及维修人员的安全。

　　现象2：非单一电源

　　有些设备增加一些机构，因走线方便，或与其他设备有动作关联，则新增机构的用电不是从该设备的电源切断开关下方引丝，而另外引线，从而违反了“把机械电气设备连接到单一电源上”的标准规定(GB／T5226.1─5.1)。当紧急情况时，切断设备上电源开关并不能切断设备的全部电源，是对人员造成危害的潜在隐患。
 
　　现象3：电气柜防护等级不够

　　我们曾经受人委托对某设备进行改造后的验收，该设备的电气柜为一人多高(约1800MM)单门宽约800mm，没有门开关。任何人不使用任何工具既可将电柜门打开，进入电柜内部。电柜内器件的防护等级为IP1.1。显然该设备的电气柜结构违反了GB／T5226.1─6.2.1中的下述规定：“只有在下列的一种条件下才允许开启护壳(即开门、罩、盖板等)：a)必须使用钥匙或工具由熟练技术人员或见习员开启护壳，操作时可能不适宜开电气设备。

　　b)开启护壳之前先切断其内部的带电部件；这个技术要求可由门与切断开关(如电源切断开关)的连锁机构来实现，使得只有在切断开关开后才能打开门，以及把门关闭后才能接通开关。c)只有当所有带电件直接触电的防护等级至少为IP2X或IPXXB时(见IEC529)，才允许不用钥匙或工具和不切断带电部件去开启护壳。”因此，该设备电柜的防护等级远未达到“只能允许熟练技术人员进入，并遵守特殊技术要求(IEC364─4─41 IEC─4─47 IEC439─1)。”由此埋下的安全隐患可想而知。

　　数控机床等设备的电气柜通风，在国际上早已被公认的“正压”方式，在一些机床改造中却没有实现。我们曾遇到一台国产机床，采用负压通风，其刀架上的切削液沿蛇皮软管进入电柜。电缆地沟中的潮气、切削时的粉尘等等都沿着各通道、缝隙进入到电柜中。该机床使用大约一年左右的时间，电气柜内线路板及各电气件上一层污垢，明显的水汽(凝露)痕迹。该机床故障频频，影响了生产的正常进行。在GB5226.1─13.3中明确规定“控制装置的外壳一般应具有不低于IP54的防护等级(见IEC529)。”由此可见，不按标准行事，必须付出代价。

　　现象4：电气设备欠保护

　　在国家标准GB／T5226.1中对于连续工作的0.5kw及以上电动机规定要有热保护措施。电动机的热积累失败是电动机烧毁的重要原因。机床设备改造过程中使用与电动机不匹配的：“时间─电流”保护器件，即保护器件与被保护器件绕组的时间常数相互差异较大时，往往起不到有效的保护作用。我们在实际工作中看到，维修、改造的机床往往在这方面存在的问题。

　　现象5：控制线路埋隐患

　　众所周知，对于涉及人员和设备安全的这类信号，如急停信号、超程信号、报警信号等，应为“用断电的方式停车”和“切断被控制器件的所有通电导线”(GB／T5226.1─9.4.2.1)我们曾经遇到一家民办企业设计改型的数控机床，极限行程开关使用常开触点，即成为当机床不超程正常工作时线路为“断开”(低电平)，当运动部件超程将行程开关压上时，线路闭合(高电平)，在机床调试过程中，维修人员为测量线路，将所接插头拔下后没能及时插上，结果在试车时线路始终处于常开状态，控制器确认机床“正常”，以致将丝杠支撑轴承座撞坏。可想而知，如果在用户使用过程之中运动拖链线路因机械原因断开，所造成的财产损失或人员伤害又应由谁来承担？

　　控制电路中“继电器线圈一侧接地”早已被认为是避免故障误动作的有效安全措施。但在一些经过改造的机床设备中，继电器线圈两侧均设有控制触点的或一端接电源，另一端接触点的现象很普遍。由于线路在机床设备上穿上走下，若某处因机械磨损绝缘失效对地短路，继电器误动作，后果不堪设想。值得一提的是，一些电气改造的设计人员，为图方便，常常将控制输出端设计成集电极开路形式直接驱动继电器线图，但同时也埋下事故的隐患。

　　现象6：安全操作保护功能不完备

　　当有飞溅危险的设备没有防护门连锁功能，当需确认操作人员双手已离开危险动作区域方能动作的没设双手控制方式。当缺相造成电器在烧毁的没设置三相联动断路器而分别使用三路保险等，都直接构成对人员和财产的危害。

　　现象7：警示标志不完善

　　一些经过改造的机床设备，没能按照GB5226.1─18.2的要求给出相应的警告标志。往往在修改的技术文件中都没有很好说明，仅在培训时口头向操作人员提出警示。

　　二、关于维护的便利性

　　1.GB／T5226.1中明确阐述“所有各环节包括防护装置、切削／夹紧、软件和文件共同构成工业机械”从而说明了数控设备对于“文件”／软件”的重要性，它被当作是设备的一部分，是数控设备的“部件”。技术文件在数控设备维修工作中起着至关重要的作用。标准中规定了制造商必须向最终用户提供技术文件的范围、内容。设备改造由于功能、结构的改变必须修订原有文件，使其真实反映设备的情况。但在实际工作中曾经发现一些机床设备的改造，尤其一些局部小改动，没有在相关技术文件上作出相应修订或说明，造成文件与实际状况不符。一些设备经几次修理改动后某些部分变成了无线号、无器件标识、无电路或机械图纸的“三无”产品。在企业内部管理和维修人员之间形成“非本人不能修”的局面。而一般企业的设备管理部门往往对制造商提供的技术文件管理比较严格，对维修“改动记录”则没能引起足够的重视。这种状况持续时间越久，问题越严重，数控设备对“具体人”或具体维修单位的依赖性就越明显。从而降低了企业的市场竞争力，制约了企业的发展。因此，拥有数控设备的企业在设备改造过程中要特别重视改造方所提供的资料是否符合GB／T5226.1─19的要求。

　　2.标准化意识淡薄，施工中蛮干执行国家标准并非增加多少成本，付出多少代价，往往只是举手之劳。我们曾经遇到一台设备，电工为图方便布线，将一排保险的电源进线接到了保险下闸口，而将负载端接到了保险的上闸口。当其他人员维修时，拔下保险后误认为保险下闸口已断电，测量时虚惊一场，险些触电。可见，不按标准办事，将对维修人员的生命安全构成威胁。我们看到，由于机床设备的电源及信号连接大量使用插接件，则插拉件的用法也存在一些问题，如违反有关安全标准，将来电侧的插头使用插针形式，将受电方的插头使用插孔形式，埋下危险隐患。

　　3.不按标准规定设置器件标识

　　在一些改造的机床设备上，我们发现技改施工人员将器件标识直接写在或贴在器件上。尤其一些易损件，当维修更换这些器件后标记便无踪迹，给下一步的维修工作带来困难。

　　三、关于认识应当解决以下几个方面的问题

　　1.能排除故障或能实现功能并不等于具备了维修或改造数控机床的能力。必须还要对本行业的有关国家标准熟悉了解，尤其对于人员及财产安全的内容清楚并严格执行。例如对JB4139《金属切削机床及机床附件安全防护技术条件》、GB／T5226.1《工业机械电气设备第一部分：通用技术条件》清楚了解。满足以上要求，才有资格从事数控机床修理。

　　2.维修或翻新改造工作的标准化非常重要。许多设备用电交流380V或直流600V，高电压大电流，机械部分关联动作很多，尤其数控设备，在防护和安全机构互锁方面若不慎重考虑，终将会酿成大祸。

　　一般在机床设备制造厂出厂检验验收国家管理比较严格，而且一些相当规模的厂家，为争取出口欧洲许可，通过了或在努力通过机电产品“CE”安全认证及ISO9000系列质量认证。凡新产品设计必须经有关标准化部门的审查。因此，新的机床设备人安装使用相对比较安全(但一些规模较小或一些乡镇企业的产品也要注意)。但当机床使用很长时间后，尤其经过若干次维修或改造后，能否确保安全性能不下降，这是每位设备管理和维修人员的责任，是我们维修工作的原则。在JB4139《金属切削机床及机床附件安全防护技术条件》中规定，凡是对机床设备的结构和功能改动必须符合该标准的规定。因此，我们要特虽重视。

　　3.标准化是机床可靠性的保障。多少年来，每一位从事机床生产和加工使用的人，都把机床可靠性放在第一位，没有可靠性就没有数控机床的一切。国家标准中对数控机床的控制方式、接地方式、抗干扰、容错、机械连锁、危险部件防护等，作了较完善规定，有效保障了机床的安全可靠运转。我们几年来的经验证明，执行标准好的机床，故障率就低，反之，不按标准干的机床设备故障率就高。

　　4.有效降低维修成本。时间成本是机床设备修理成本的重头，数控机床停机损失一般为100─500元／小时，大型机床甚至上千元／小时。按标准中的要求，完备且准确、真实的技术资料，齐全的维修记录，是快速查找故障，缩短维修时间的重要保障。根据经验，按标准则思路清晰，轻车熟路，反之，则没有头绪。如果再遇上以前维修时改线路无记录、无线号、无标记困难更大。可靠的保护措施是防止器件和装置损坏的重要方面，往往按标准要求多花几十元增加一个保护环节，则可避免几百元甚至数千元的损失，备件可少备或不备。我们曾遇到由于没有按标准设置保护，致使几十千瓦的电机烧毁的事故，带来高额维修费用。还有一台设备，保护功能不完善，没有连锁及报警监测，运行中险象环生，经常是机械运动部位研损，液压油遍地横流，浪费极大，污染环境，每月总要停机维修若干次，车间维修的人力、物力、财力大多花在这台设备上。

　　标准化工作涉及到每一位设备管理和维修人员，是素质和技术能力的体现。让我们共同努力，为提高数控设备维修工作中的标准化水平，为培养一支高素质的数控设备维修队伍而奋斗。