基于OSA-CBM标准的机械故障诊断系统研究
作者：姜广伟
摘要：一、OSA-CBM标准概述OSA-CBM继承了已被全球很多国家认可的ISO-13374标准,并做出了更大的完善。该标准定义了状态检测系统的六大功能模块,并进一步规范了各个模块的输入和输出模式、接口方式和数据结构等。这六个模块分别是数据获取模块、数据处理模块、状态检测模块、状态评估模块、预测模块和生成建议模块,以上顺序是由低到高排列的。除了处理数据类型、显示结果和
关键词：标准定义 故障诊断系统 状态检测系统 功能模块 机械 数据处理模块 CBM OSA
DOI： CNKI:SUN:HNKJ.0.2012-23-044
年份： 2012
范文来源：学术堂
引言
机械零部件的磨损是机械设备发生的故障中最常见、最主要的故障形式，是影响机械设备正常运行的主要障碍之一。据统计，磨损故障占机械设备故障的80%〔1〕，而且磨损还可诱发其它形式的故障。随着现代工业的发展，对生产的连续性和运转机械设备的可靠性要求不断提高，因而对机械设备进行磨损工况监测和故障诊断具有重要意义。 机械零部件发生磨损时，磨损颗粒便进入润滑系统并悬浮在润滑油中。这些微小的磨损颗粒携带有机械设备发生磨损故障的重要信息。为了从润滑油里的磨损颗粒中获取有关机械设备磨损故障的特征信息，常采用“油液监测技术”，其中包括磁塞法、光谱法、铁谱法、放射性示踪法、过滤法、颗粒计数法[2,3]。实践证明，在上述这些方法中，铁谱分析技术是监测磨损工况和诊断磨损故障最为有效的方法，在设备日常管理、预测性维修、可靠性分析和寿命预测方面起到了重要作用。
然而，在铁谱诊断技术应用的近20年中，诊断过程中的磨粒识别和故障诊断这两个关键步骤主要凭借人的经验。由于磨损现象的复杂性、研究的对象不同以及铁谱分析者间缺乏充分交流，导致使用磨粒术语和描述磨损故障的混乱，尽管在磨粒分类与磨粒
术语标准化方面还有一些基础工作要做，但
经过一些研究者的努力，已有比较一致的观点。相比之下，对磨损故障分类与磨损故障描述规范化的研究则较少。在人工诊断时，重点在磨粒识别，磨损故障描述方面的混乱对故障诊断的影响并不突出。随着现场监测对智能化诊断的迫切要求以及计算机图像处理技术和智能(人工智能和神经网络)技术在铁谱诊断中的应用，对磨损故障的分类与铁谱诊断方法提出了新的要求。本文系统分板到几械设备磨损故障和铁谱诊断过程，舞在综合分析铁谱诊断方法的基础上，提出了一个智能化铁请诊断模型。
1机械设备磨损故障分析
1.1机械设备磨损故障的原因
机械设备磨损故障(以下简称磨损故障)是指由于相对运动的两个表面之间的摩擦磨损致使设备的功能低于规定水平的状态。概括地讲，引起磨损故障有两种情况：①由设备设计时预计之中的常规磨损引起的故障。在一般机械零件摩擦副中，正常的零件磨损过程大致分为磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段川。在稳定磨损达到一定时期时，设备的磨损率随时间而迅速增大，超出设备设计时规定的磨损量水平，使工作条件急剧恶化，进而使设备出现故障甚至完全失效；②设备安装与使用过程中的异常磨损
导致的故障。机械零件在安装过程中由于安装不良或(和)清洗不干净会导致设备在运转过程中的异常磨损，或者在使用过程中由于偶然的外来因素(磨料进入、载荷条件变化、a划伤：由于犁沟作用，在滑动方向上产生宽而深的划痕。
b点蚀：在接触应力反复作用下使金属咬死等)和内部因素(润滑不良、摩擦发热等)影响而出现异常磨损。异常磨损弓!发的故障具有偶然性和突发性，对此类故障的诊断具有重要意义。
1.2磨损故障的分类
分类的目的是为了将人们常用而又实
际存在的各式各样的磨损故障按一定的标准归纳为几个基本类型。合理的分类能够使诊断工作简化，有利于故障诊断的状态识别过程的进行，提高故障诊断的有效性。由于铁谱技术在诊断磨损类故障方面具有独特的优越性，因而本文的分类主要是针对铁谱诊断方法的。根据不同的应用目的，磨损故障从以下几个方面进行分类比较合适。 1.2.1按磨损机理划分
不同的磨损机理产生的磨粒各异，因而可通过磨粒分析来识别引起磨损故障的磨损机理，以便为设备的设计、制造服务。与润滑油分析有关的磨损机理可分为以下几类：
a粘着磨损：接触表面作相对运动时，由于固相焊涪作用使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。 b 磨料磨损：由于硬颗粒或硬突起物使材料产生迁移而造成的一种磨损。 c疲劳磨损：由于循环交变应力引起疲劳而使材料脱落的一种磨损。微动磨损应归入此类。
d腐蚀磨损：由于与周围介质发生化学反应而产生的一种磨损。其中包括氧化磨损、氢致磨拐、介质腐蚀磨损。 1.1.2按磨损形式划分
磨粒的产生与磨损表面有着密切的联系，因而可从磨损表面的破坏形式来分类。按磨损形式来分，磨损故障可分为：
疲劳破坏而形成的表面凹坑。
c剥落：金属表面由于变形强化而变脆，在载荷作用下产生微裂纹随后剥落。 d胶合：由粘着效应形成的表面结点具有较高的连接强度，使剪切破坏发生在表面层内一定深度，因而导致严重磨损。 e腐蚀：由于润滑油中含水和润滑油膜破裂而使金属与周围介质发生化学反应而产生的表面损伤。
上述的划伤、点蚀、剥落和胶合有宏观与微观之分，对于铁谱诊断而言，主要是针对微观形式的。 1.2.3按磨损类型划分
对于磨损故障的描述，铁谱分析者针对铁谱分析的特点采用一套适用的分类方法，归纳起来可以说是按磨损类型来分： a正常磨损和磨合期磨损：滑动表面经常发生的正常磨损。
b切削磨损：由于滑动表面的相互穿入引起的非正常磨料磨损。
c滚动疲劳磨损：滚动接触表面的疲劳磨损。了滚滑复合磨损：与齿轮系相关的疲劳磨损和粘着磨损。
e严重滑动磨损：滑动表面的过载和高速造成的磨损。 1.2.4按磨损原因划分
按磨损原因来分，磨损故障可分为由磨料进入、润滑不良、油中含水、安装不良或有裂纹、过载、高速、过热和疲劳等引起的故障。这可为设备设计、保养和维修提供有用信息。
1.2.5按磨损程度划分
按磨损程度来分，磨损故障可分为正常磨损和严重磨损。正常磨损与严重磨损间并
无明确的定量界限。根据设备的重要性和诊断的灵敏性，磨损程度可分为3级：正常、b从谱片上的磨损颗粒中提取设备磨损状态的有用信息(征兆)：磨粒识别与统计，注意、极高(报警)；也可分成4级：正常、较正常、异常、严重异常磨损。 1.2.6‘按磨损材料划分
按磨损材料来分，磨损故障可分为黑色金属磨损故障、有色金属磨损故障和非金属磨损故障。
1.2.7按诊断对象划分
有的磨损故障在实际应用中采用俗称，比如在柴油机中有“拉缸”、“拉瓦”、“烧瓦”和“抱轴”等叫法。因而磨损故障也可按诊断的特定设备来分类，并制定出相应的诊断标准。
在故障诊断时，根据不同的诊断目的和任务要求，尽量采用某一分类方法并逐层推进，不要出现交叉使用的现象。
2铁谱诊断过程
铁谱诊断技术是一种以磨损颗粒分析为基础的诊断技术。采用该技术监测机械零部件的磨损状态，无需将正在运转的机械设备打开或关闭，就可确定其磨损状态。.由机械零部件产生的磨损颗粒作为分离相存在于润滑油中，通过铁谱仪磁场的作用将它们从润滑油中分离出来，特定的工况条件和冤同的金属零件产生的磨粒具有不同的特性。通过观察磨粒的颜色、形态、数量、尺寸及尺寸分布，可以推断机械设备的磨损程度、磨损原因和磨损部位。
根据机械设备诊断学的观点[4]，故障诊断过程有3个主要步骤：信号测取(检测设备状态的特征信号)，征兆提取(从所检测的特征信号中提取征兆)和状态识别(根据这些征兆和其它诊断信息来识别设备状态)。 具体来讲，铁谱诊断过程可分为以下几个步骤：
a取油样，制谱片，得到设备磨损状态的特征信纂一磨损颗粒；
磨损参数测量；
c根据上述征兆，识别设备的磨损状态(状态诊断)，包括识别设备的磨损状态将有无异常(故障早期诊断)与是否已有异常(故障诊断)；
d根据设备的征兆与状态，进一步分析设备的磨损状态及其发展趋势(状态分析)，包括当设备有故障时，分析故障位置、类型、性质、原因与趋势等；
e根据设备的状态与趋势，作出决策，干预设备及其运行过程。
3磨损故障铁谱诊断方法与智能化铁谱诊断模型
3.1铁谱诊断方法
自铁谱技术问世以来，其发展重点主要是在诊断过程的前两步，对磨损故障识别理论与方法的研究较少，这可从众多有关铁谱技术用于磨损工况监测与故障诊断的资料中看出。
目前铁谱技术用于故障诊断所采用的方法归纳起来有3种：定性铁谱诊断法、定量铁谱诊断法(严格地说是准定量铁谱诊断法)、定性与定量相结合的铁谱诊断法。定性铁谱诊断能够在铁谱片上获取大量有关磨损状态的信息，但在很大程度上受操作者的经验和其它主观因素的影响，状态识别过程由领域专家或分析者来完成。诊断是依据谱片上磨粒的形态、数量、颜色、尺寸及尺寸分布等信息来推断机器的磨损状态。目前普遍得到应用的铁谱分析报告单就是定性铁谱诊断的总结。将模糊数学方法应用到定性铁谱诊断，可让计算机模拟专家的识别方法进行磨损状态诊断，这种方法具有一定的智能性，但这并不是铁谱诊断技术发展的关键所在。目前的定量铁谱诊断是根据铁谱片上磨粒的浓度和磨粒的尺寸分布来对设备的磨损状态作出诊断。诊断主要采用函数分
析法、趋势分析法和灰色理论等方法，有些方法已能在一定程度上反映出智能性。定量铁谱诊断具有较大的客观性，但所提供的数据只反映出少量的磨损状态信息，而且不能应用在脂样分析中。定量与定性相结合铁谱诊断是目前实际应用的最多的一种方法，一般是先用定量参数进行故障可能性和趋势判断，再辅之以铁谱片上磨粒特征分析来确诊。
为了提高铁谱诊断技术的准确性和智能性，必须进一步发展定量铁谱诊断方法。该方法应能综合定量分析磨粒的形态、尺寸、数量、颜色和尺寸分布等特征并应角人工智能和神经网络的方法加以诊断。随着计算机图像分析技术以波人工智能特别是神经网络技术不断发展，为实现综合定量铁谱诊断及其智能化创造了有力的条件。将智能化技术应用到铁谱诊断，其诊断过程的第三步不仅变得同前二步一样重要，而且将会成为智能诊断技术的关键，因而对磨损故障识别理论与方法的研究很有必要。
由于磨损现象的复杂性和磨粒分析的困难性，铁谱诊断智能化的发展一直较缓慢。1989年美国的Carborundum公司开发出一套被称之为FAST的铁谱分析专家系统[5]，并在最近将其发展成FASTPLUS系统。据报道，利用这一专家系统可以对铁谱片进行分析并以人机对话的方式进行决策。但从原理上看，该系统主要是将谱片上的特征磨粒与存储在系统的光盘中的磨粒图谱的照片进行比较而得出结论，因而具有较大的局限性。在国内，文献[6]困将计算机图像分析技术和人工智能理论与方法引人到铁谱分析技术中，建立了基于黑板的铁谱图像解释系统的模型，并进行了部分研究，取得一些很有意义的研究成果。由于追求铁谱诊断的完全智能化使得该技术离实用还有较远的距离。
3.2磨损故障铁谱诊断水平
根据铁谱诊断的目的和实际应用的需要，将磨损故障铁谱诊断水平划分成3个级别：
第一级诊断水平三对设备状态进行监测、确定磨损状态是否正常；
第二级诊断水平：在第一级诊断的基础上，判别引起磨损状态异常的磨损原因、类型、形式乃至趋势分析，以便采取维修措施或改进设计。不同原因导致的故障具有不同的表现形式，从而反映出不同的故障状态。通过磨粒的形态、尺寸、数量、分布等特征可对磨损原因进行识别；
第三级诊断水平：用以判断发生故障的部位或部件，同时也为第二级诊断提供补充信息。
不同的材料产生的磨粒经谱片加热或湿化学处理在铁谱显微镜下可以区分出来，从而将故障
隔离到不同零件上。由于设备结构的复杂性、同台设备使用摩擦副材料相同性以及鉴别材料手段的局限性，使得故障隔离与定位并不能总是有效。但为了提高磨损故障诊断的有效性和全面性，此级诊断无疑是必要的。
在人工诊断时，上述3级诊断常常是同步完成的，但随着现场监测对智能化诊断的需要，在人工智能或神经网络技术引入到铁谱诊断后，就需要对磨损故障诊断水平进行分级。
3.3智能化铁谱诊断模型
本文从实际应用的需要出发，提出一种智能化铁谱诊断系统模型，如图1所示。其中的些主要工作已经完成。
该系统包括3大模块：磨粒分析模块、磨粒识别与统计模块和机械磨损故障铁谱诊断模块：在磨粒分析模块中可以采用计算
机图像分析和模拟人工分析两种方式。铁谱图像分析子系统 [7]能够提取定量的磨粒特征参数。这包括形态数字特征和光密度特征，提取的信息中的一部分输入磨粒识别与统计模块，并采用神经网络技术识别磨粒[8]，经统计后，将结果送入磨粒信息库；一部分直接送入磨粒信息库。模拟人工分析子系统，采用人一机协作的方法，人工提取定性的磨粒特征参数，应用神经网络专家系统进行磨粒识别[9]，识别结果经统计后送入磨粒信息库；定量钳普参数采用光密度计测量，测量结果直接送入磨粒信息库。根据不同的需要，磨粒信息库中的数据可按不同的方式组织，形成不同的数据文件，以备故障诊断与监测取用。机械磨损故障铁谱诊断模块根据用户需要可实现磨损状态诊断、磨损故障类型诊断和磨损原因诊断，三者的实现均采用神经网络模型[l0转自深圳培训吧www.szpxb.com]。在铁谱诊断时，除了利用磨粒信息库的数据文件作为输入向量外，还应充分利用被监测设备知识库的知识。该系统还可以直接从磨粒信息库中提取数据，采用神经网络技术进行磨损趋势预测
设备在使用过程中，由于零部件磨损、疲劳或环境造成的变形、腐蚀、老化等原因，使原有性能逐渐降低的现象称为设备劣化。我整理了机械设备维修管理论文，欢迎阅读!
机械设备维修管理
摘要：本文介绍了国内机械设备的常见故障诊断以及维修管理的流程。
关键词：机械设备，故障，维修，诊断，管理
中图分类号： TB486 文献标识码： A
引言
设备在使用过程中，由于零部件磨损、疲劳或环境造成的变形、腐蚀、老化等原因，使原有性能逐渐降低的现象称为设备劣化。机械设备的劣化可以分为使用劣化、自然劣化、灾害劣化。使用劣化是指设备在使用过程中，由于零部件磨损等原因造成的损坏或变形，使机械设备失去本身的性能;自然劣化是指随着时间的流逝材料的老化，或者遭受意外的灾害而加快老化速度的现象;灾害劣化是指由于自然灾害使设备遭受破坏的现象。由于设备不同的零部件的使用寿命都不一样，因此做好设备的故障诊断及维修管理，具有重要的经济意义。
1机械设备维修管理现状及发展趋势
目前，国内企业的机械维修，基本采用的是前苏联的周期计划维修，即定期大、小修。理论上来说，周期计划维修是属于预防维修范畴，在保证设备完好、增加设备的使用寿命方面发挥了积极作用。但是，随着现代工业技术的不断发展，机械工艺性能和安全性能有了很大提高，随之引起的设备维修管理也更趋合理。自上个世纪八十年代以后，预知维修的理论逐步渗透到我国，根据设备运行状态，确定维修时间和维修方式，相比周期计划维修更加先进。预知维修则是特别注重预防检查、监测，既做到了预防，同时还避免了过剩维修。90年代初，我国先后引进了一大批具有世界先进水平的机械设备。这些进口设备除了润滑、保养、清洁和局部检修项目之外，并无大小修项目，并且一般设备都具有机电一体化，技术含量高，结构相对复杂，装配精度极高。若按照传统的维修方法，周期性的拆装，很难使设备的精度恢复到出厂的标准，同时可能在拆装过程中造成不必要的损坏，影响设备发挥原有的性能。因此，有的企业从设备投入使用初期，就采用预知维修代替周期计划维修，后来又根据国内设备新老机型特点不同，采用周期计划维修与状态维修相结合的方式进行设备维修，也取得了良好效果。
2机械设备维修管理的常见问题
对机械设备维修与管理的重视程度不够
机械设备维修与管理是一个系统的过程，涉及到多个环节(采购、使用、改造、更新等)，部分企业比较注重对设备的前期管理，而在设备使用过程中的维修与管理则不太重视，导致实际维修与管理工作出现问题。
维修与管理跟不上
机械设备维修与管理机械的按照计划进行，很容易忽视设备的实际情况，导致机械设备的维修、保养等工作不能满足实际需求，降低了机械设备的使用性能和工作效率。
重修理，不重改造
目前国内大部分企业对于机械设备的态度是“不坏不修”,导致大量设备长期“亚健康”运行，严重的影响了工作的效率和质量。同时对于部分需要改造的设备，迫于改造费用高或者技术要求高等难题导致必要的改造被迫中断。
3机械设备维修的理论指导
3.1机械故障
(1)机械故障的概念
所谓机械故障，就是指机械系统(零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合)已偏离其设备状态而丧失部分或全部功能的现象。
(2)机械故障的类型
根据故障发生的速度分渐发型故障、突发型故障和复合型故障;根据故障后果分参数故障和功能故障;根据故障出现的情况分为已发生的实际故障和未发生的潜在故障;根据故障发生的原因或性质分人为故障和自然故障;根据故障发生的部位分机械故障和电气故障;根据故障发生的频率分常见故障和特殊故障;根据故障来源分设计、制造、使用和检修维护发生的故障等。研究故障类型是为了通过各种故障分析其对设备功能、参数、零部件失效形式的影响，从而在设计，使用中采取相应的改进措施，减少或杜绝类似的故障再次发生。
(3)机械故障的规律
机械设备故障的规律是指机械故障随时间变化而变化的规律。设备的故障率随时间的变化大致可以分3个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。
(4)机械故障发生的原因
机械设备故障的原因是多种多样的，总的来说可以分为外部原因和内部原因。外部原因主要有：使用环境原因，如粉尘、气候等因素;设备负荷原因，如负荷超过设计能力、负荷不均等;安装调试问题，如安装调试不当或未达到设计要求等;未按要求维护操作设备，如润滑不良、密封问题、设备使用初期未按要求试车磨合、岗位工错误操作等;上次检修不当，如更换或修复的零件不合要求、装配问题等。内部原因主要有：机械本身设计存在问题、零件制造质量不过关等。
3.2机械零件的失效形式
①断裂。零件在外载荷作用下，某一截面上的应力超过零件的强度极限时，就会造成断裂失效。在变应力作用下，长时间工作的零件容易发生疲劳断裂。零件的断裂失效对机械产品造成的危害最大。
②过大残余变形。零件受载荷作用后发生弹性变形，过度的弹性变形会使零件的机械精度降低，造成较大的振动，引起零件的失效;当作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件会产生塑性变形，甚至发生断裂。在高温、载荷的长期作用下，零件会发生蠕变变形，造成零件的变形失效。
③表面损伤失效。零件在长期工作中，由于磨损、腐蚀、磨蚀、接触疲劳等原因，造成零件尺寸变化超过了允许值而失效，或者由于腐蚀、冲刷、气蚀等而使零件表面损伤失效。
④材质变化失效。由于冶金元素、化学作用、辐射效应、高温长时间作用等引起零件的材质变化，使材料性能降低而发生失效。
⑤破坏正常工作条件而引起的失效。有些零件只有在一定条件下才能正常工作，如带传动，只有当传递的有效圆周力小于临界摩擦力时，才能正常工作。如果这些条件被破坏，将会发生失效。
4机械故障诊断技术
机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。机械故障诊断技术是20世纪70年代以来，随着电子测量技术、送信号处理技术以及计算机的发展而逐渐形成的一门综合技术。目前我国在一些特定设备的诊断研究方面很有特色，形成了一批自己的监测诊断产品。全国各行业都很重视在关键设备上装备故障诊断系统，特别是智能化的故障诊断专家系统，在电力系统、石化系统、冶金系统、以及高科技产业中的核动力电站、航空部门和载人航天工程等。
机械诊断技术的任务：①弄清引起设备劣化或故障的主要原因②了解设备劣化部位及程度③了解设备的性能、强度、效率等④预测设备的使用寿命。
5机械设备故障维修
机械设备维修前的准备工作很多都是技术性很强的工作，其完善程度、准确性、及时性都会直接影响大修计划进度、维修质量和经济效益。不同企业的设备维修组织和管理分工相应的有所不同，但设备维修前的准备工作内容及过程大致相同。
为了全面深入了解设备劣化的具体情况，在大修前需要安排的停机预检。预检工作由技术人员负责，设备使用部门的机械维修人员参加，并共同承担。预检工作量大小由设备的复杂程度、劣化程度决定，设备越复杂，劣化程度越严重，预检工作量就越大，预检时间也越长。从预检结束到设备维修开始之间的时间间隔不宜过长，否则可能在此期间导致设备的状态加速劣化，致使预检的准确性降低，给维修施工带来困难。
通过预检和分析确定修理方案后，要以修理技术文件的形式做好修理前的技术准备。机械设备修理技术文件有修理技术任务书、修换件明细表、材料明细表、修理工艺和修理质量标准等。这些技术文件是编制修理作业计划，准备备品、配件、材料，校算修理工时与成本，指导修理作业以及检查和验收修理质量的依据，它的正确性和先进性是衡量企业设备维修技术水平的重要标志之一。
结论
做好机械设备维修管理工作，是保证机械设备正常运转的基本条件，对提高企业的经济效益，保证企业持续发展十分重要。
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数控机床故障诊断与维修论文
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数控机床故障诊断与维修论文
科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。
一、数控机床
1. 数控加工的概念
数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：
(1) 对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；
(2) 利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；
(3) 根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；
(4) 轨迹的仿真检验；
(5) 生成G代码；
(6) 传给机床加工。
2. 数控机床的特点
(1) 具有高度柔性
在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。
(2) 加工精度高
数控机床的加工精度，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。
(3) 加工质量稳定、可靠
加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。
(4) 生产率高
数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。
(5) 改善劳动条件
数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。
(6) 利于生产管理现代化
数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。
3. 数控机床使用中应注意的事项
使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：
(1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；
(2) 非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；
(3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；
(4) 修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；
(5) 机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；
(6) 建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；
(7) 机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。
二、数控机床的维护
数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来，要注意以下几个方面。
1. 制订数控系统日常维护的规章制度
根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入／输出单元——光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。
2. 应尽量少开数控柜和强电柜的门
因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。
3. 定时清扫数控柜的散热通风系统
应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠。
4. 经常监视数控系统用的电网电压
FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%～110%的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。
5. 定期更换存储器用电池
FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种：
(1) 不需电池保持的磁泡存储器。
(2) 需要用电池保持的CMOS RAM器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路，在数控系统通电时，由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息，在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作。另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。
6. 数控系统长期不用时的维护
为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：
(1) 要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。
(2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。
加强工程机械的管理,提高工程机械的维修水平和管理技术,已成为增强企业竞争力,提高工作效率和经济效益的一个重要方法。下面是我为大家整理的关于机械方面的论文，供大家参考。
摘要： 首先要加强自检，在上班的前、中、后期都要开展设备的安全检查工作，并且要定期组织检查。其次，对车辆安全检查也要提高警惕，在施工现场，机动性较强的车辆发生事故的可能性较大，必须对其进行强制检查。
关键词：工程机械;安全管理
1易出现的安全事故及原因分析
比较常见的安全事故有：设备损害、人身伤亡、引发火灾等，要从根本上防治这些事故，就要分析原因，从根本抓起。
(1)设备原因
设备方面的原因有很多，如：机械设备本身存在不安全因素，没有采用安全设计或忽视设备质量;零件有缺陷，又因检查不到位而使其蒙混过关，最终安装到机器上成为安全隐患;安全设施性能老化或不良;使用的相关材料不合格，如油料不合格就会损坏机器。很多企业在机械设备出了故障之后，只求“恢复原样”、“能将就用”就行，对落后设备、故障设备进行反复维修，而不进行必要的技术改造，致使工程机械严重落后。不仅耗油多、效率低，而且极易出现故障，最终增加维修费用、耽误工期，即使修理好了也很难恢复性能和精度，无法满足机场建设施工的要求，给施工带来不必要的麻烦。
(2)人为原因
人为原因主要如下：操作人员抱有侥幸心理，认为事故发生的概率低，故而对旧的设备不淘汰，对该检修的设备不检修;缺乏安全技术知识，不熟悉设备的操作规程，不能应付紧急情况，对有可能发生的安全事故缺乏预见能力;工作精神状况不佳，导致操作出现疏漏。事实证明，人的注意力不能长时间内保持高度集中，尤其是在机场建设这样快节奏、高压力的工作中，稍有疏忽，便容易导致安全事故;对队伍的管理纪律松弛，缺乏责任心，不认真检查，导致队伍间缺乏协调合作的能力。
(3)环境原因
在机场施工中，设备大多不是固定安装，因此为其保持一个好的作业环境几乎是不可能的。在噪音过大、照明不足、温度不适宜、地面松软、坡度过高等环境下，容易发生安全事故。例如在夜间工作时，由于光线不好，很容易使操作人员误判。此外，一些不可抗因素，如自然灾害等也会引发安全事故。
2机场机械设备安全管理措施分析
(1)严格挑选机械设备，完善机械设备进场质量检测
。部分企业为节省投资，不重视先进设备的引进与更换，对于旧设备也是抱着凑合用的态度，使得大量报废机械、落后机械充斥在施工现场，造成施工现场隐患重重。机场建设关乎人民群众生命财产安全，必须予以重视。首先，对机械设备应进行严格的进场检测和认真挑选，对于旧设备、已经淘汰的设备、状况差的设备一律禁止入场。其次，所有的设备都要进行登记，建好台账，退场时也要按照进场时的登记严格排查，以防设备遗漏在现场。最后，机场机械设备具有严格的技术使用要求，因此必须严格选择型号，并合理调配，按照规定使用设备，以减少磨损，延长设备寿命。机械设备必须严格放在指定的区域，每台机器都要配备专门的安全工作人员。对机械设备的使用，要采用安全防护装备，如自动显示、自动报警、自动停车等。
(2)加强操作人员培训，制定安全管理制度
对操作人员进行培训，包括技术培训和安全培训，并要求其持证上岗。培训工作要有计划、有针对性地开展，严把人员准入关。相关人员对设备要勤检查、多注意。操作过程中，工作人员除非有必要情况，否则不能离开驾驶室，还要严禁酒后施工，对乱扔杂物等现象也要严肃处理。在施工过程中，重施工、轻管理的问题尤为明显，这是因为在建设过程中，大多数企业只关注项目能否在规定时间内完工。而管理工作从表面看来并不能给施工进度带来明显的作用，也不能给企业带来直接的经济效益，这使得部分企业认为在工程机械管理上投入过多精力是一种浪费。为此，要制定机械的安全操作规程，同时制定合理、有针对性的安全管理制度，这是对操作人员进行安全教育的基础，也是分析事故起因的根据。此外，应制定科学的紧急预案并进行演练，发现问题要及时处理并总结经验。
(3)加强设备的安全检测
首先要加强自检，在上班的前、中、后期都要开展设备的安全检查工作，并且要定期组织检查。其次，对车辆安全检查也要提高警惕，在施工现场，机动性较强的车辆发生事故的可能性较大，必须对其进行强制检查。
参考文献
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4面向21世纪机械工程教学改革杨叔子,周济,吴昌林,张福润,戴同高等工程教育研究2002-01-30
摘要：工程机械智能化发展趋势不仅意味着工程机械需改变传统的运营模式，还需改变机械的运转操作流程，将其以集成化与智能化形式融入工程机械工作流程中，从而提高工程机械的工作效率，降低资源损耗，使工程机械能够高效率完成施工项目要求。本文针对工程机械的智能化发展趋势及发展展开探讨。
关键词：工程机械;智能化;发展对策
现代工程技术不仅需要具备集成化条件，还需具备一定的智能条件。伴随现代施工规模的不断扩大，传统的工程机械技术已难以适应施工项目的规模要求。为了使工程机械能够适应当前施工项目的发展趋势，工程机械需改变发展方向，融合目前的科学技术，纳入智能化技术，使工程机械的监控系统、检测系统、预报系统、维护系统等能够实现智能化管理，从而为现代施工项目提供更加高效的施工技术。
1工程机械智能化发展趋势现状
(1)工程机械智能化控制技术与单机集成化的发展趋势。工程机械智能化控制技术与单机集成化技术主要包括电液控制自动换挡变速器、编程控制、无人操作等技术。就我国目前的工程机械智能化发展趋势来看，其自动换挡技术在当前的应用更为广泛。该技术能够有效提高质量，为工程机械操作技术带来更多效益，并在技术应用上能够有效提高技术性能，减少传统工程机械的工作强度及工作量，对工作人员的工作负担也有一定的减轻作用。其中，自动换挡设备主要包含了液压式及电液式两种。液压式的应用模式主要是在汽车行驶过程中，将车辆的行驶速度、油门启动程度等参数转换为油压信号，从而利用油压信号来控制汽车的换挡阀，使汽车的换挡阀能够形成自动化换挡模式。电液式的应用模式能够把汽车行驶的速度、油门开度等车辆在行驶过程中产生的参数转换为信号模式，再将信号输入电子换挡控制器中，使电子换挡控制器来控制换挡阀，进而形成自动换挡模式，从而保障车辆行驶的安全性。电液式自动换挡技术能够与工程机械实现相互兼容，是目前工程机械实现电液一体化的重要趋势，也是创新智能条件的重要渠道[1]。
(2)工程机械智能化监控、维护、检测技术的发展趋势。工程机械的智能监控基本上以电子智能化为核心。该技术的主要应用是在线监控现场施工遇到的复杂情况，对工程机械执行一系列自动化监控，并对工程机械运转环节中的故障现象执行远程诊断及维修。该智能化工程技术的主要目的是为了针对机械故障现象及现场监控工作进行数字化、智能化和管理化维护。进入20世纪后，微型计算机开始在全国普及应用。许多国外工程机械企业开始尝试应用微型计算机，并在多个领域及设备中开启实验环节。经过多年实验取得一定成果后，工程机械智能化运营模式开始受到工程机械行业的一致认可，并逐步应用于工程机械的各个领域，取得了十分可观的效果。近几年，许多国外厂家开始在故障数据源输出部位及存储部位上安装电子监控设备，以便维修人员能够在查找故障因素时，利用故障代码的输出与输入进行故障分析，从而更准确地找出故障因素及故障类型。与其他国家相比，我国当前在工程机械领域中的智能化监控应用还比较薄弱，其故障诊断技术及监控技术还处于初级发展阶段，且其智能化监控系统也未在国内得到广泛应用，一定程度上阻碍了我国工程机械设备的发展及完善[2]。
(3)基于网络机群的智能化管理。工程机械的应用范围十分广泛，在当前不同建设项目中都有着非常重要的应用。以公路施工来说，级别较高的公路路面在施工时，往往需要借助不同类别的施工机械设备。同时，很多机械设备施工过程中具有随机特征，使工程项目在实际施工过程中，无法针对施工项目形成专门的机械配置，致使施工单位在针对项目投入大量的设备资金时，该机械设备并未得到有效应用，成为当前我国工程机械应用常常遇到的难题。在面对需要高性能、多类型的施工项目时，该项目在施工设备上往往需要投入更多的资金。同时，机群在施工协调上，其由于机械设备较多，协调能力十分有限，对施工项目的施工质量、进度都有着直接的影响。因此，在施工项目的工程机械机群配置及优化上，需将机群的协同工作进行效益发挥，以此降低施工成本。近几年，在我国工程施工频繁出现问题后，已有专门的研究人士开始进行大量研究。虽然在工程机械上取得了许多理论成果，但至今还未有科学的完善手段。因此，在工程施工过程中，其理论成果还未得到有效应用。当前，以网络机群作为工程智能管理及集成控制是当前工程项目建设继续完善的问题。这项设备部件能够有效优化机群的配置模式，还能对施工进度进行智能化管理，对施工项目的施工进度及质量都有保障作用[3]。
2工程机械智能化发展对策
(1)技术综合利用。面对当下施工项目多元化的发展趋势，其单一的机械设备配置已无法满足当前项目的建设需要。为了使现代工程机械能够满足多元化的施工项目需求，我国工程机械需扩大应用范围，并针对数字化技术、智能技术、网络技术等技术进行协调设置，将其进行综合利用，以此改变传统工程机械的应用模式及范围，使工程机械向综合方向发展。在工程机械智能化技术的综合利用方面，工程机械需将控制系统与集成系统技术进行双向控制，以使该技术在智能化发展中形成核心技术及单元技术。综合利用各项技术不仅能够有效提高工程机械的性能系统，还能充分结合我国国情，将工程机械技术实现自主创新应用，促进工程机械新型主导产品的开发，使我国工程机械产品在实现智能化发展。同时，也有助于在短时间内形成跨越式发展，提高我国工程机械的竞争力，从而形成产业化形式的运营模式，为工程机械的未来发展市场打下良好的基础。
(2)工程机械故障诊断技术的开发与应用。故障是工程机械在运行过程中时常出现的技术问题。该问题不仅影响工程机械设备的正常运转，也给工程机械设备带来较大损耗。为了提高工程机械设备的稳定性，我国在工程机械设备中的重点零件部位装置相关的故障诊断传感器系统，以利用传感器对工程机械以往的运行状态进行收集。例如，检测发动机设备的油温、油压等，并对发动机关键系统中的液压系统、燃油量、制动系统等参数进行准确检测。同时，结合机械设备的不同故障类型，采用不同等级的报警装置，使工程机械在运转过程中能够得到有效监视。一旦发现故障现象，立即发出警报提醒，促使工程机械故障能够第一时间采取完善措施，并记录该故障因素，做好预防措施，减少机械设备的故障机率。
(3)应用人工智能、网络通信等科技技术。工程机械智能化发展与科技技术的支持及创新有关。工程机械的智能维护系统与远程监控技术必然需要得到科技技术的融入及支持，从而促使工程机械智能技术得到有效开发。在工程机械故障因素上，利用远程监视技术及传感器，能够有效发觉机械设备的故障因素。对此，工程机械设备科将收集设备故障因素，针对机械的故障因素、预防方式进行整体分析，对机械设备最常出现的故障现象及故障部位进行故障诊断。同时，根据故障机理进行研究，主要包括液压系统、设备零件、散热器、制动器等多个系统部位。再针对典型部件的故障现象建立完善的故障模式系统及数据库系统，为机械设备的故障因素建立完善的故障数据系统，促使机械设备在今后遭遇该故障现象时，能够有效利用智能化技术进行维护，有效避免盲目的维护方式。
(4)开发工程机械智能管理系统——机群控制系统。项目正式施工前，调度员需对该机械设备系统进行详细了解，详细掌握其中施工车辆的车载控制系统。结合当前的实际状况优化机群配置，合理规划机械设备及车辆配置，并定期进行科学调度，科学安排施工车辆及机械设备的运行轨道、操作方式。同时，要对现场施工项目所应用的工程机械设备开展定期维护及保养工作，加强对机械设备的管理工作，精准了解每台机械设备的故障因素，以提高工程机械的维修能力。此外，工程机械设备的智能管理系统，还可以在一定程度上对施工现场的施工数据进行有效采集，对其中的工作机群进行合理配置及调度，以做好协同控制，使机群之间形成良好的网络通信，从而形成智能化控制与操作。
(5)开发机群控制智能机系统。对于当前的智能化施工机群系统来说，机群控制智能系统除了需涵盖基本的工程机械工程外，还需要具备一定的智能机配置，如机群远程故障诊断系统、机群远程故障维护系统、机载智能化系统等装置。这些智能化装置能够使施工机群实现远程控制，并同时实现智能化控制，增强各个机群信号的接受强度及效率，也使机群在面对远距离控制时能够自动做好系统工作，自动执行维护保养工作，有效提升机群的工作效率。
3结束语
综上所述，与西方国家相比，我国工程机械智能化的发展起点较晚，且应用范围上还十分狭隘，在多个领域中都还尚未得到有效应用。面对当前我国建设规模不断扩大，工程机械走向智能化方向发展已成为必然的发展之路。这不仅是施工建设所需，也是社会进步所需。从我国当前工程机械智能化的应用趋势来看，我国当前应用较为广泛的为单机集成化、网络机群的智能化管理、工程机械智能化监控、维护、检测等技术，极大提高了施工项目的施工效率及质量。发展对策上，我国需实现综合技术的应用，开发工程机械故障诊断技术，将智能化工程机械应用人工智能、网络通信等，加大智能技术的应用领域及范围，加快工程机械的发展速度。
参考文献
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