一種數控車床故障診斷方法

摘要：在數控車床生產運行中，經常會遇見一些由于系統零部件出現問題或者系統薄弱環節出現錯誤所引發的故障，給車床的順利生產帶來較大的阻礙。因此，快速找出故障所在，縮減維修時間，讓設備在最短時間重新投入生產就顯得非常重要。本文中作者從研究數控機床可靠性增長技術的角度出發，提出了一種數控車床故障的診斷方法，即利用MTBF值診斷法對于數控機床進行故障診斷與故障分析，根據其在運行中跟蹤采集的故障數據，對數控車床進行可靠性分析并且對于車床可靠性指標進行計算，推斷車床故障模式、影響和危害度，分析故障頻發機理，找尋產品薄弱環節并加以改進。

關鍵字：數控車床；故障診斷；可靠性

引言

數控車床作為現代制造工藝技術的基礎性設備，其質量的好壞以及運行的可靠性水平的高低體現著一個國家先進制造工藝的發展水平。隨著現代社會先進制造工藝的發展，對于數控車床的要求也不斷提高，不僅需要具備優越的性能以及高度的自動化水平，更要求其具

被可靠的穩定性，可靠性技術的研究發展離不開大量的可靠性信息做為其基礎。只有通過真實可靠的數據分析才能驗證理論的正確性，因此，可靠性信息是建立可靠性工程理論，以及開展可靠性技術研究的前提。

一、數控車床數據統計分析

可靠性分析需要建立于大量的可靠性數據之上，產品的可靠性試驗、故障分析、可靠性設計及使用、維修都離不開可靠性信息?？煽啃詳祿欣诟_更方便的計算產品的可靠性指標，因此對于數據的記載與保存必須要按照要求進行，以防止出現數據丟失與數據遺漏的現象。鑒于此，借鑒于現代數控車床可靠性理論研究成果以及與此問題相關的數理統計知識，編制了一套用于統計數據的數控機床數據統計分析系統，其統計信息主要包括曲線擬合、參數估計、假設檢驗、描述統計、區間估計五個方面。

二、數控車床可靠性分析方法與故障診斷方法

可靠性數據分析問題貫穿整個產品的使用壽命周期。所以可靠性試驗技術和可靠性數據的收集與分析都是很重要的。

（一）故障模式、故障影響和故障的致命度分析。本文中采用FMECA法對于S3 -242 /244數控車床進行故障分析。首先找到數控車床中發生故障的具體部位，故障的類型和可能導致故障的原因，對于故障車床的故障情況有大致的了解，然后逐個排查，尋找對于車床的可靠性影響最大的故障類型對于故障發生較為頻繁的零部件，要進行深入的故障原因分析，通過此類分析尋找車床在設計中所存在的薄弱環節并反饋給生產設計單位，以加強改進，提高該類型車床的運行可靠性。致命性分析指的是建立于故障模式及其影響分析基礎之上，對于故障所帶來影響的后果進行定量化分析的關鍵步驟。致命性分析的目的在于依據各個故障模式的嚴重度、嚴重級別以及故障發生概率等因素的綜合影響來確定并分析故障模式，以便于系統地對于故障模式所帶來的影響進行評價。

部件損毀所造成的致命度可以作為對于部件發生故障之后后果所造成危害程度的綜合評定指標。它可以完整的映射出當個別子系統故障時，對于整臺數控車床的性能、功能、周圍環境以及操作人員人身安全所造成的影響程度。通過對于車床的致命性分析，可以得到影響S3 -242 /244型數控車床可靠性的各類因素以及關鍵部件，進而抓住產品生產中的薄弱環節，有針對性地進行改進，提高車床穩定性。

（二）可靠性指標評價。在經過數控車床數據統計分析系統的各種假設、參數估計與假設檢驗之后，在此處采用MTBF的點估計作為計算手段。MTBF的區間估計，顧名思義，是一個通過故障數據推理得到可靠性特征量MTBF，并以此為基礎所建立的置信區間。

對于那些雖然在生產中有可能造成一定損害，但是仍舊具有可修復性的產品。除了要考慮其可靠性外，還必須對其維修性加以考慮。有些產品雖然性狀很穩定，不易發生故障，可是一旦出現故障，則需要很長時間的事件對其進行修復，因此有可能長時間的處于維修狀態，設備利用率很低。因此，在對產品進行選擇時，不僅要關注其性能的穩定性，是否易于損壞，還要注意其是否利與維修，維修時間的長短。產品的平均維修時間，即維修時間數學期望值，可以作為選擇產品的相關參考數據。

三、數控車床可靠性增長技術的實施

產品的可靠性，由最初產品設計方案所決定，并且通過產品的制造過程所實現。由于新技術的不斷融入，產品的不斷更新換代，產品結構的繁復性也在不斷增加。產品的生產設計亦需要一個不斷深化、不斷改進、不斷完善的過程。一些產品的早期樣品，在進行試驗或者運行的過程中因為存在很多的設計以及工藝類缺陷，需要逐步的、有計劃的進行技術改造，或是采取相關的工藝手段以消除產品故障模式，最終提高產品可靠性技術水平，滿足產品使用要求。

現而今，產品的可靠性增長已經被作為產品可靠性工程中極其重要一個組成部分。在產品研發、生產等具有決定性影響力的壽命階段中。只有通過產品的可靠性增長技術進行產品分析與管理，進行工程修正，才能切實將各類型的可靠性活動連接成為一個整體，并且貫穿整個產品的壽命過程。大量實踐結果表明，利用產品可靠性增長技術進行產品研發生產試驗、分析與管理，以提高產品性能可靠性，可以有效地節約產品研發經費并且縮短產品研發周期。除此之外，對于那些需要通過可靠性試驗進行可靠性評定的產品，如果在研發或者生產中已經成功的實現了對于可靠性增長技術的應用，并且由此獲得完整的使用數據，就可將其用于評定或是驗證該產品性能的可靠性。

（一）數控車床早期故障試驗、分析與解決措施。由于各類產品的結構有所不同，因此其所發生故障的故障模式也是各種各樣的，在產品使用遇到故障時，我們可以根據產品早期的故障模式，對于產品早期故障機理進行研究，并且提出對應的改進措施。大量數據顯示，數控車床的早期故障如果不能及時被避免，多數會被帶到用戶中，具體表現為在操作運行初期就故障發生頻繁、故障率很高，成為了影響當前國產數控機床使用性能的重要因素。為在出廠前就使數控車床充分暴露缺陷，并提早排除其所潛在的早期故障，使產品出廠后的故障率保持平穩，多數廠家會在出廠前對于產品進行早期故障試驗，以確保產品性能的穩定性。

四、結論

本文中通過對數控車床進行故障模式、故障影響以及故障致命度分析，介紹了一種對于S3 -242 /244型數控車床各故障部位、模式、引發原因的比率進行判斷并計算的故障處理方法對于數控車床各類故障引發的機理進行分析，從中找出產品生產中的薄弱環節并反饋于生產廠家，對此進行有針對性的改進，以減少產品投入使用之后的維修時間，提高車床工作效率，降低工藝生產成本，為工作進度的穩定有序提供了技術保障。

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