数控设备管理

设备管理是以设备的整个寿命周辩和全过程为研究对象，追求设备综合效率与寿命周期费用的经济性，应用相关理论、方法，通过一系列技术、经济、组织措施，对设备的物质运动和价值运动进行全过程(从规划、设计、制造、选型、购置、安装、使用、维修、改遗、报废直至更新)的科学管理。寿命周期包含设备的目然寿命、技术寿命和经济寿命等。全过程包含从规划、设计、制造、选型、购置、安装、调试、使用、维修、改造、更新直至报废等的全过程，还包括了设备的计划、组织、协调、控制、决策等全过程中的工作。

对于任何一个企业来说，设备管理是企业整个经营管理中的一个重要组成部分。

数控设备管理除了具有一般设备管理的共同特征外，与企业的其他专业管理比较，还有以下一些特点。

(1)技术性

数控设备作为企业的主要生产手段，是现代科技的物质载体，数控设备管理集合机械之、电子、液压、光学、计算机和环保技术等许多方面的科学技术知识，因此数控设备管理必然具有很强的技术性，缺乏这些知识就无法合理地选购或使用设备；其次，正确地使用。维修这些设备，还需掌握状态监测和诊断技术、可靠性工程、摩擦磨损理论、修复技术、机械和电子等专业知识。因此，数控设备管理需要以工程技术作为基础，不懂技术就无法搞好数控设备管理工作。

(2)综合性

数控设备管理的综合性表现在：

①数控设备包含了多种专门技术知识，是多门科学技术的综合应用。

②数控设备管理的内容是工程技术、经济财务、组织管理三者的综合。

③为了获得设备的最佳经济效益，必须实行全过程管理，它是对设备一生各阶段管理的综合。

④设备管理涉及物资准备、设计制造、计划协同、劳动组织、质量控制、经济核算等诸多方面的业务，汇集了企业多项专业管理的内容。

(3)随机性

正如许多普通设备故障具有随机性一样，数控设备虽然可靠性和平均无故障时间已经得以大力提高，但是仍旧具有随机性，也使得设备维修及其管理也带有随机性质，数控设备停机对企业造成的损失也非普通设备可比，为了减少突发故障给企业生产带来的干扰租损失，除加强设备状态监测大力推行预防性维护外，还需要在数控设备管理中建立具备应付亵发放障、承担意外突击任务的应变能力。这就要求设备管理部门信息渠道畅通，备品备件准备充分，组织严密，指挥灵活；人员作风过硬，业务技术精通；具备服务意识，能够及时为现场提供服务，排除故障。

(4)状态监测和维修可靠重要性

内予数控设备在企业当中都处于重点、关键和稀有设备，它对保证产品质量和交货期等其有十分重要的作用，因此数控设备管理中必须注重对设备的精度检查(几何精度和定位精度)、正序能为指数检查和维修质量的控制管理，只有这样才能保证数控设备始终处于高功效和高精度水平。

(5)全员性

现代企业管理强调应用行为科学调动广大职工参加管理的积极性，实行以人为中心的管理。设备管理的综合性更加迫切需要全员参与，只有建立从高层管理到一线员工都参加的企业全员设备管理体系，实行专业管理与群众管理相结合，才能真正搞好设备管理工作。

数控设备管理是随着工业生产的发展，设备现代化水平的不断提高，以及管理科学和技术的发展逐步发展起来的。设备管理发展的历史主要体现在设备维修方式的演变上，大致可以分为三个大的历史时期。

1．事后维修(第一代)

事后维修就是企业的机器设备发生了损坏或事故以后才进行修理。可划分为两个阶段。

(1)兼修阶段

在18世纪末到19世纪初，以广泛使用蒸汽机为标志的第一次技术革命后，由于机器生产的发展，生产中开始大量使用机器设备，但工厂规模小、生产水平低、技术水平落后、机器结构简单，机器操作者可以兼做维修工作，不需要专门的设备维修人员。

(2)专修阶段

随着工业发展和技术进步，尤其在19世纪后半期，以电力的发明和应用为标志的第二次技术革命以后，由于内燃机、电动机等的广泛使用，生产设备的类型逐渐增多，结构愈来愈复杂，设备的故障和突发的意外事故不断增加，对生产的影响更为突出。这时设备维修工作显得更加重要，由原来操作工人兼做修理工作已不能满足需要，于是修理工作便从生产中分离出来，出现了专职机修人员。但这时实行的仍然是事后维修，也就是设备坏了才修，不坏不修。因此，设备管理是从事后维修开始的。但这个时期还没有形成科学、系统的设备管理理论。

2．预防性维修阶段(第二代)

预防维修就是在机械设备发生故障之前，对易损零件或容易发生故障的部位，事先有计划地安排维修或换件，以预防设备事故发生。计划预防修理理论及制度的形成和完善时期，可分为以下3个阶段。

(1)定期计划修理方法形成阶段

在该阶段中，苏联出现了定期计划检查修理的做法和修理的组织机构。

(2)计划预修制度形成阶段

从第二次世界大战之后到1955年，机器设备发生了变化，单机自动化已用于生产，出现了高效率、复杂的设备。苏联先后制定出计划预修制度。

(3)统一计划预防维修制度阶段

随着自动化程度的不断提高，人们开始注意维修的经济效果，制定了一些规章制度和定额，计划预修制日趋完善。

3．设备综合管理阶段(第三代)

设备的综合管理，是对设备实行全面管理的一种重要方式。它是在设备维修的基础上，为了提高设备管理的技术、经济和社会效益，针对使用现代化设备所带来的一系列新问题，继承了设备工程以及设备综合工程学的成果，吸取了现代管理理论(包括系统论、控制论、信息论)，尤其是经营理论、决策理论，综合了现代科学技术的新成就(主要是故障物理学、可靠性工程、维修性工程等)而逐步发展起来的一种新型的设备管理体系。

设备综合管理的基本思想是：设备的制造与使用相结合，修理改造与更新相结合，技术管理与经济管理相结合，专业管理与群众管理相结合，以及预防为主、保养与计划检修并重等各种方式并行。

设备综合管理的典型代表有：

(1)设备综合工程学(英国)

20世纪70年代初，英国的丹尼斯·巴库斯(Dennis Parkes)提出了设备综合工程学。此后，经欧美国家、日本等不断的研究、实践和普及，成为一门新兴学科。

1974年，英国工商部给设备工程下的定义是：为了追求经济的周期费用，而对有形资产的有关工程技术、管理、财务以及其他实际业务进行综合研究的学科。它是一门以设备一生为研究对象，以提高设备效率、使其寿命周期费用最经济为目的的综合学科。其主要特点如下：

1)以寿命周期费用作为评价设备管理的重要经济指标，并追求寿命周期费用最经济。

2)强调对设备从工程技术、工程经济和工程管理三方面进行综合管理和研究。

3)进行可靠性和维修性设计，综合考虑设置费与维修费，使综合费用不断下降，最大限度提高设备效率。

4)强调发挥有形资产(设备、机械、装置、建筑物、构筑物)即设备一生各阶段机能的作用。

5)重视设计、使用和费用的信息反馈，实现设备一生系统的管理。

设备综合工程学的创立，开创了设备管理学科的新领域，从理论方法上突破了设备管理的狭义概念，把传统的设备管理由后半生扩展到设备一生的系统管理，并协调设备一生的各个环节，有目的地系统分析、统筹安排、综合平衡，充分发挥各环节的机能，实现设备寿命周期费用最经济。

为了推进设备综合工程学的应用和发展，英国成立了国家设备综合中心及国家规模的可靠性服务系统；开展以可靠性为中心的维修，更加注重可靠性和维修性设计；把节能、环傈和安全作为设备综合工程学的新课题。经过多年的实践和完善，已取得了明显效果，带来了较好的经济效益。

同时，在巴库斯先生的倡议下，成立了“欧洲维修团体联盟”，该团体每两年召开一次欧洲设备管理维修会议，近年来，中国每次均派代表团参加。会议的宗旨是开展各国设备管理实践、维修技术的交流，促进设备综合工程学的推广和发展，帮助发展中国家培养设备工程人才。

(2)全员生产维修制度(日本)

日本全员生产维修(total productive maintenance，TPM)是从20世纪50年代起，在引进美国预防维修和生产维修体制的基础上，吸取了英国设备综合工程学的理论，并结合本国国情而逐步发展起来的。

日本设备工程协会对全员生产维修下的定义包括以下内容：

1)以提高设备综合效率为目标。

2)建立以设备一生为对象的生产维修系统，确保寿命周期内无公害、无污染、安全生产。

3)涉及设备的规划、使用和维修等所有部门。

4)从企业领导到生产一线工人全体参加。

5)开展以小组为单位的自主活动推进生产维修。

全员生产维修追求的目标是“三全”，即全效率——把设备综合效率提高到最高；全系统——建立起从规划、设计、制造、安装、使用、维修、更新直至报废的以设备一生为对象的预防维修(PM)系统，并建立有效的反馈系统；全员——凡涉及设备一生全过程所有部门以及这些部门的有关人员，包括企业最高领导和第一线生产工人都要参加到TPM体系中来。

TPM的特点如下：

1)重视人的作用，重视设备维修人员的培训教育以及多能工的培养。

2)强调操作者自主维修，主要是由设备使用者自主维护设备，广泛开展“5S”(整理、整顿、清洁、清扫、素养)活动，通过小组自主管理，完成预定目标。

3)侧重生产现场的设备维修管理。

4)坚持预防为主，重视润滑工作，突出重点设备的维护和保养。

5)重视并广泛开展设备点检工作，从实际出发，开展计划修理工作。

6)开展设备的故障修理、计划修理工作。

7)讲究维修效果，重视老旧设备的改造。

8)确定全员生产维修的推进程序。

设备管理的内容，主要有设备物质运动形态和设备价值运动形态的管理。

企业设备物质运动形态的管理是指设备的选型、购置、安装、调试、验收、使用、维护、修理、更新、改造直到报废，对企业的自制设备还包括设备的调研、设计、制造等全过程的管理。不管是自制还是外购设备，企业均有责任把设备后半生管理的信息反馈给设计制造部门。同时，制造部门也应及时向使用部门提供各种改进资料，做到对设备实现从无到有到应用于生产的一生的管理。

企业设备价值运动形态的管理是指从设备的投资决策、自制费、维护费、修理费、折旧费、占用税、更新改造资金的筹措到支出，实行企业设备的经济管理，使设备一生总费用最经济。

前者一般称为设备的技术管理，由设备主管部门承担；后者称为设备的经济管理，由财务部门承担。将这两种形态的管理结合起来，贯穿设备管理的全过程，即设备综合管理。

设备综合管理有以下几方面内容：

1．设备的合理购置

设备的购置主要依据技术上先进、经济上合理、生产上可行的原则。一般应从下面几个方面进行考虑，合理购置。

1)设备的效率。如功效、行程、速度等。

2)设备的精度、性能的保持性、零件的耐用性、安全可靠性。

3)可维修性。

4)耐用性。

5)节能性。

6)环保性。

7)成套性。

8)灵活性。

2．设备的正确使用与维护

将安装调试好的机器设备投入到生产中，机器设备若能被合理使用，可大大减少设备的磨损和故障，保持良好的工作性能和应有的精度。

设备在使用过程中，会有松动、千摩擦、异常响声、疲劳等，应及时检查处理，防止设备过早磨损，确保在使用时设备台台完好，处在良好的技术状态之中。严格执行有关规章制度，防止超负荷、拼设备现象发生，使全员参加设备管理工作。

3．设备的检查与修理

设备的检查是对机器设备的运行情况、工作精度、磨损程度进行检查和校验。通过修理和更换磨损、腐蚀的零部件，使设备的效能得到恢复。只有通过检查，才能确定采用什么样的维．修方式，并能及时消除隐患。

4．设备的更新改造

应做到有计划、有重点地对现有设备进行技术改造和更新。包括设备更新规划与方案的编制、筹措更新改造资金、选购和评价新设备、合理处理老设备等。

5．设备的安全经济运行

要使设备安全经济运行，就必须严格执行运行规程，加强巡回检查，防止并杜绝设备的跑、冒、滴、漏，做好节能工作。对于压力容器、压力管道与防爆设备，应严格按照国家颁发的有关规定进行使用，定期检测与维修。水、气、电、蒸汽的生产与使用，应制定各类消耗定额，严格进行经济核算。

6．生产组织方面

合理组织生产，按设备的操作规程进行操作，禁止违规操作，以防设备的损坏和安全事故的发生。

一、数控机床的管理规定

数控机床的管理要规范化、系统化并具有可操作性。数控机床管理工作的任务概括为“三好”，即“管好、用好、修好”。

(1)管好数控机床

企业经营者必须管好本企业所拥有的数控机床，即掌握数控机床的数量、质量及其变动情况，合理配置数控机床。严格执行关于设备的移装、调拨、借用、出租、封存、报废、改装及更新的有关管理制度，保证财产的完整齐全，保持其完好和价值。操作工必须管好自己使用的机床，未经上级批准不准他人使用，杜绝无证操作现象。

(2)用好数控机床

企业管理者应教育本企业员工正确使用和精心维护数控机床，生产应依据机床的能力合理安排，不得有超性能使用和拼设备之类的行为。操作工必须严格遵守操作维护规程，不超负荷使用及采取不文明的操作方法，认真进行日常保养和定期维护，使数控机床保持“整齐、清洁、润滑、安全”的标准。

(3)修好数控机床

车间安排生产时应考虑和预留计划维修时间，防止机床带病运行。操作工要配合维修工修好设备，及时排除故障。要贯彻“预防为主，养为基础”的原则，实行计划预防修理制度，广泛采用新技术、新工艺，保证修理质量，缩短停机时间，降低修理费用，提高数控机床的各项技术经济指标。

二、数控机床的使用规定

1．技术培训

为了正确合理地使用数控机床，操作工在独立使用设备前，必须经过基本知识、技术理论及操作技能的培训，并且在熟练技师的指导下进行上机训练，达到一定的熟练程度。同时要参加国家职业资格的考核鉴定，经过鉴定合格并取得资格证后，方能独立操作所使用的数控机床，严禁无证上岗操作。

技术培训、考核的内容包括数控机床结构性能、数控机床工作原理、传动装置、数控系统技术特性、金属加工技术规范、操作规程、安全操作要领、维护保养事项、安全防护措施、故障处理原则等。

2．实行定人定机持证操作

数控机床必须由持职业资格证书的操作工操作，严格实行定人定机和岗位责任制，以确保正确使用数控机床和落实日常维护工作。多人操作的数控机床应实行机长负责制，由机长对使用和维护工作负责。公用数控机床应由企业管理者指定专人负责维护保管。数控机床定人定机名单由使用部门提出，报设备管理部门审批，签发操作证；精、大、稀、关键设备定人定机名单，由设备管理部门审核报企业管理者批准后签发。定人定机名单批准后，不得随意变动。对技术熟练、能掌握多种数控机床操作技术的工人，经考试合格可签发操作多种数控机床的操作证。

3．建立使用数控机床的岗位责任制

1)数控机床操作工必须严格按“数控机床操作维护规程”、“四项要求”、“五项纪律”的规定正确使用与精心维护设备。

2)实行日常点检，认真记录。做到班前正确润滑设备；班中注意运转情况；班后清扫擦拭设备，保持清洁，涂油防锈。

3)在做到“三好”要求下，练好“四会”基本功，搞好日常维护和定期维护工作；配合维修工人检查修理自己操作的设备；保管好设备附件和工具，并参加数控机床修后验收工作。

4)认真执行交接班制度和填写好交接班及运行记录。

5)发生设备事故时立即切断电源，保持现场，及时向生产工长和车间机械员(师)报告，听候处理。分析事故时应如实说明经过，对违反操作规程等造成的事故应负直接责任。、

4．建立交接班制度

连续生产和多班制生产的设备必须实行交接班制度。交班人除完成设备日常维护作业外，必须把设备运行情况和发现的问题，详细记录在“交接班簿”上，并主动向接班人介绍清楚，双方当面检查，在交接班簿上签字。接班人如发现异常或情况不明、记录不清时，可拒绝接班。如交接不清，设备在接班后发生问题，由接班人负责。

企业对在用设备均需设“交接班簿”，不准涂改撕毁。区域维修部(站)和机械员(师)应及时收集分析，掌握交接班执行情况和数控机床技术状态信息，为数控机床状态管理提供资料。

三、数控机床安全生产规程

1．操作工使用数控机床的基本功和操作纪律

(1)数控机床操作工“四会”基本功

1)会使用。操作工应先学习数控机床操作规程，熟悉设备结构性能、传动装置，懂得加工工艺和工装工具在数控机床上的正确使用。

2)会维护。能正确执行数控机床维护和润滑规定，按时清扫，保持设备清洁完好。

3)会检查。了解设备易损零件部位，知道完好检查项目、标准和方法，并能按规定进行日常检查。

4)会排除故障。熟悉设备特点，能鉴别设备正常与异常现象，懂得其零部件拆装注意事项，会做一般故障调整或协同维修人员进行排除。

(2)维护使用数控机床的“四项要求”

1)整齐。工具、工件、附件摆放整齐，设备零部件及安全防护装置齐全，线路管道完整。

2)清洁。设备内外清洁，无“黄袍”；各滑动面、丝杠、齿条、齿轮无油污，无损伤；各部位不漏油、漏水、漏气；铁屑清扫干净。

3)润滑。按时加油、换油，油质符合要求；油枪、油壶、油杯、油嘴齐全，油毡、油线清洁，油窗明亮，油路畅通。

4)安全。实行定人定机制度，遵守操作维护规程，合理使用，注意观察运行情况，不出安全事故。

(3)数控机床操作工的“五项纪律”

1)凭操作证使用设备，遵守安全操作维护规程。

2)经常保持机床整洁，按规定加油，保证合理润滑。

3)遵守交接班制度。

4)管好工具、附件，不得遗失。

5)发现异常立即通知有关人员检查处理。

2．数控机床安全生产规程

1)数控机床的使用环境要避免光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿或粉尘过多的场所，特别要避免有腐蚀气体的场所。

2)为了避免电源不稳定给电子元件造成损坏，数控机床应采取专线供电或增设稳压装置。

3)数控机床的开机、关机顺序，一定要按照机床说明书的规定操作。

4)主轴启动开始切削之前一定要关好防护罩门，程序正常运行中严禁开启防护罩门。

5)机床在正常运行时不允许开电气柜的门，禁止按动“急停”、“复位”按钮。

6)机床发生事故，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明事故发生前后的情况，以利于分析问题，查找事故原因。

7)数控机床的使用一定要由专人负责，严禁其他人员随意动用数控设备。

8)要认真填写数控机床的工作日志，做好交接工作，消除事故隐患。

9)不得随意更改数控系统内制造厂设定的参数。2100433B

单元一 数控设备管理技术基础 1

一、 数控设备管理基础知识 1

(一) 数控设备常见种类简介 1

(二) 数控设备管理的内涵 5

二、 数控设备的管理模式 9

(一) 封闭式管理模式与现代化管理模式 9

(二) 设备现代化管理的发展方向 9

三、 数控设备的技术管理与经济管理 11

(一) 数控设备的技术管理 11

(二) 数控设备的经济管理 17

(三) 数控设备管理制度 17

四、 数控设备管理技术个案剖析 20

(一) 数控设备管理模式案例剖析 20

(二) 数控设备管理流程案例剖析 24

习题与思考一 28

单元二 数控机床机械部件维护保养技术基础 30

一、 数控机床安装、调试、验收常识 30

(一) 数控机床验收常识 30

(二) 数控设备安装常识 31

(三) 数控设备的安装调试常识 32

二、 数控机床机械部件维护保养基础知识 37

(一) 数控设备使用中应注意的问题 37

(二) 数控机床操作维护规程 38

(三) 数控机床的日常维护 39

(四) 数控机床的定期维护（定期保养） 39

三、 数控车床机械部件的维护保养技术基础 40

(一) 概述 40

(二) 卧式数控车床主传动系统的维护技术基础 45

(三) 卧式车床进给传动系统的维护技术基础 48

(四) 自动回转刀架 56

四、 数控铣机械部件的维护保养技术基础 58

(一) 概述 58

(二) 主传动系统的维护技术基础 63

(三) 进给传动系统的维护技术基础 65

五、 加工中心机械部件的维护保养技术基础 66

(一) 概述 66

(二) 加工中心自动换刀装置的维护技术基础 69

六、 数控机床机械部件维护与保养基础技术训练 72

(一) 机床主传动系统的基础维护与保养 72

(二) 数控机床进给传动系统的基础维护与保养 75

习题与思考二 77

单元三 数控系统的维护保养技术基础 78

一、 数控系统维护保养基础知识 78

(一) 数控系统概述 78

(二) 数控系统维护保养基础知识 82

二、 数控系统硬件的维护技术基础 84

(一) 数控系统的硬件 84

(二) 数控系统常见硬件故障及其排除方法 85

三、 数控系统的软件维护技术基础 87

(一) 数控系统的软件 87

(二) 数控系统常见软件故障及其排除方法 90

四、 数控系统维护保养技术训练 92

(一) SINUMERIK 802S数控系统的维护保养技术训练 92

(二) FANUC 0i系列数控系统的维护保养技术训练 95

(三) 数控系统硬件维护与保养 99

(四) 数控系统软件维护与保养 105

习题与思考三 122

单元四 电气部分维护保养技术基础 123

一、 数控机床电气控制技术常识 123

(一) 常用的电器元器件介绍 123

(二) 典型的电气控制电路介绍 132

(三) 机床电气维护保养常用的工具 138

二、 数控机床电气部件的维护保养基础知识 140

(一) 电器设备发生故障的主要原因 140

(二) 电器设备常见故障的诊断方法 140

(三) 电气控制系统中常见低压电器的故障与维修 145

(四) 电气控制线路的维护 148

三、 电气系统维护保养基础技术训练 149

(一) 伺服电动机的基础维护与常见故障处理 149

(二) 主轴正反转电气控制线路常见故障处理 153

(三) 冷却、照明、自动润滑的电气控制线路常见故障处理 154

(四) 刀架换刀的电气控制线路常见故障处理 156

习题与思考四 157

单元五 气、液压控制系统的维护保养技术基础 158

一、 气、液压控制技术简介 158

(一) 气、液压控制技术的基本工作原理 158

(二) 气、液压传动中的力、速度与功率 160

(三) 气、液压系统的基本构成 161

(四) 气、液压传动的基本特点 163

(五) 气、液压传动的发展展望 164

二、 气、液压控制系统的维护保养常识 166

(一) 气压系统日常维护和常见故障的处理 166

(二) 液压系统常见故障及排除方法 168

三、 数控机床气、液压控制系统维护保养基础技术训练 170

(一) H400加工中心气压传动系统的维护保养 170

(二) MJ50数控车床液压系统常见故障及其排除方法 175

习题与思考五 179

参考文献 180 2100433B

该书从理论和实践一体化的角度出发，结合项目教学法，介绍了常用数控设备管理技术基础，数控机床机械部件维护保养技术基础，数控系统的维护保养技术基础等核心内容。

《数控设备管理和维护技术基础》是高等职业院校“以就业为导向、以能力为本位”课程改革成果系列教材之一，是根据教育部新一轮职业教育教学改革成果——最新制定的机电技术专业、数控技术专业人才培养方案中“数控设备的管理和维护技术基础核心课程标准”，并参照相关国家职业标准及有关行业的职业技能鉴定规范编写的。可作为高等职业院校机电技术专业和数控技术专业教材，也可作为相关行业岗位培训教材及有关人员自学用书。