數(shù)控機(jī)床的可靠性技術(shù)研究

，.華北理工大學(xué)；.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

數(shù)控機(jī)床的可靠性技術(shù)研究

文/周德新1姚洪平2，1.華北理工大學(xué)；2.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本文首先對(duì)數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)等相關(guān)概念進(jìn)行了闡述，概述了可靠性指標(biāo)，進(jìn)而從數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)存在的必要性入手，將課題重點(diǎn)引入到數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)評(píng)定方法和分析方法的研究中，從而使可靠性技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中能夠更好地運(yùn)用起到借鑒作用。

數(shù)控技術(shù)；數(shù)控機(jī)床；可靠性指標(biāo)；數(shù)控機(jī)床故障

1 數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床及可靠性技術(shù)概念及可靠性指標(biāo)

1.1 數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控，就是用數(shù)字控制的方法對(duì)某一工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。它通常是對(duì)位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量的控制。

1.2 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。程序控制系統(tǒng)能夠處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并且將其進(jìn)行譯碼，用代碼化的數(shù)字表示出來(lái)，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作使其按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。

1.3 數(shù)控機(jī)床可靠性

數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品、數(shù)控系統(tǒng)在其規(guī)定的特有條件下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力，稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床可靠性。

2 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)存在的必要性

2.1 數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)的不斷發(fā)展(需求)

目前我國(guó)正處于工業(yè)化中期，煤炭、汽車(chē)、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長(zhǎng)行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對(duì)機(jī)床市場(chǎng)尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需求。數(shù)控機(jī)床己成為機(jī)床消費(fèi)的主流。我國(guó)未來(lái)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)巨大近年來(lái)國(guó)產(chǎn)中檔數(shù)控機(jī)床進(jìn)步明顯，但所占市場(chǎng)份額仍然不夠大。

2.2 機(jī)床故障率偏高

我國(guó)數(shù)控機(jī)床存在著自主開(kāi)發(fā)能力薄弱，功能部件發(fā)展滯后，產(chǎn)品自動(dòng)化水平低，可靠性、精度保持性差等突出問(wèn)題。而這些突出問(wèn)題使得數(shù)控機(jī)床的可靠性差，性能穩(wěn)定性差，從而直接制約著我國(guó)數(shù)控機(jī)床的銷(xiāo)售和發(fā)展。近幾年雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)MTBF大都超過(guò)10000h，但國(guó)際上先進(jìn)企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)MTBF己達(dá)80000 h，這表明我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)數(shù)控水平仍存在較大差距。同樣地，雖然我國(guó)機(jī)床工業(yè)取得了較大進(jìn)步，每年的產(chǎn)量達(dá)到了千臺(tái)以上，但我國(guó)的機(jī)床大部分水平較低。一些用戶(hù)對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障還不能及時(shí)正確地進(jìn)行判斷和準(zhǔn)確地排除故障，生產(chǎn)廠家的售后服務(wù)又存在很多不周之處，從而使得國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)開(kāi)動(dòng)率平均不高。巨大的市場(chǎng)需求，但是技術(shù)方而卻又存在著很多不足，這樣大量國(guó)外數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大量涌入，擠占我國(guó)大份額的市場(chǎng)，要想解決這一問(wèn)題就要提高數(shù)控機(jī)床的可靠性，那么對(duì)數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的分析和研究也就十分必要。

3 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究

3.1 數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)定方法

在提高數(shù)控機(jī)床可靠性的過(guò)程中，有來(lái)自使用現(xiàn)場(chǎng)和來(lái)自經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)之分。要根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)方法的不同，采用不同的評(píng)價(jià)方法。一般而言，數(shù)控機(jī)床可靠性的評(píng)定方法有以下幾種:

◆修正極大似然法和序貫壓縮相結(jié)合的方法。

◆指數(shù)壽命型串聯(lián)系統(tǒng)法，指數(shù)壽命型單元產(chǎn)品在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用十分廣泛。指數(shù)壽命型串聯(lián)系統(tǒng)的方法，其基本思想是先將指數(shù)壽命型單元轉(zhuǎn)換為成敗型單元，然后應(yīng)用法和法對(duì)轉(zhuǎn)換后的等效系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估。

◆基于信賴(lài)方法的數(shù)控機(jī)床可靠度的分析法，信賴(lài)方法是求構(gòu)件、子系統(tǒng)及系統(tǒng)可靠度的置信界限的一種近似方法。

3.2 數(shù)控車(chē)床可靠性技術(shù)分析方法

通過(guò)對(duì)加工中心故障信息的科學(xué)分析，找出加工中心運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)，確定可靠性改進(jìn)的主要方向。加工中心是現(xiàn)代信息科學(xué)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的典型產(chǎn)品。因?yàn)樾录夹g(shù)不斷被應(yīng)用，加工中心的故障模式發(fā)生了很多變化，因此進(jìn)行故障分析，找出其薄弱環(huán)節(jié)和潛在的弱點(diǎn)，并把故障分析的結(jié)果反映到各個(gè)部門(mén)，使各個(gè)部門(mén)改進(jìn)技術(shù)，提高產(chǎn)品的可靠性己成為當(dāng)務(wù)之急。對(duì)加工中心故障信息進(jìn)行正確分析，就要采用正確的分析方法。采用傳統(tǒng)頻次主次圖分析方法與故障比重比方法及危害度分析方法相結(jié)合的方法對(duì)加工中心故障信息進(jìn)行分析，以解決上述問(wèn)題：

◆故障比重比加工中心整機(jī)可靠性是由各子系統(tǒng)的可靠性來(lái)保證的，而各子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)是不同的。故障比重比圖能夠更準(zhǔn)確地反映各系統(tǒng)可靠性與其指標(biāo)之間的差距，從而更科學(xué)地確定糾正故障的主攻方向。

◆傳統(tǒng)故障頻次主次圖是行業(yè)制定可靠性改進(jìn)工作的重要依據(jù)，顯示故障發(fā)生頻次的高低。

◆危害度分析是對(duì)故障模式影響及危害性的分析。通過(guò)分析可以獲得影響加工中心可靠性的關(guān)鍵部件，摸清攻關(guān)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對(duì)性地進(jìn)行可靠性改進(jìn)設(shè)計(jì)。

將這3種方法相結(jié)合可以有效地降低單一情況下易造成分析失誤的概率，從而更好地對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行可靠性分析，提高數(shù)控機(jī)床的可靠性。

3.3 重視數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，更好地促進(jìn)機(jī)床現(xiàn)代化

◆依據(jù)機(jī)床各部分組件的功能、重要程度，將經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及資源等內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮，從而確定相應(yīng)可靠性指標(biāo)的動(dòng)態(tài)影響因子，進(jìn)而更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)、制造和采購(gòu)組件，更好地促進(jìn)可靠性的提高。

◆防止盲目增加數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)能力。而應(yīng)該提高創(chuàng)新能力、人員素質(zhì)和企業(yè)素質(zhì)。抓好改制、改組工作。在而對(duì)市場(chǎng)需求增加的同時(shí)，求穩(wěn)妥發(fā)展，慎重抓能力，注重售后服務(wù)，努力降低故障率，出現(xiàn)故障及時(shí)有效進(jìn)行處理。

◆重視質(zhì)量和服務(wù)。機(jī)床行業(yè)是一個(gè)要求對(duì)質(zhì)量承諾的行業(yè)，如今市場(chǎng)好轉(zhuǎn)，我們更要重視質(zhì)量和服務(wù)，對(duì)用戶(hù)更加熱情周到，在市場(chǎng)形勢(shì)好轉(zhuǎn)的同時(shí)努力樹(shù)立和維護(hù)品牌。

◆積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并積極消化、吸收、創(chuàng)新。更好促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)代化發(fā)展。與此同時(shí)，由于先機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使得數(shù)控機(jī)床的可靠性保障顯得更為重要，所以就要努力學(xué)好并掌握數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)，為機(jī)床的質(zhì)量提供可靠保障。

4 結(jié)論

作為當(dāng)今科學(xué)研究、工業(yè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容的可靠性理論和技術(shù)，特別是在高科技產(chǎn)品研制中，可靠性有效保證了產(chǎn)品質(zhì)量。可靠性是衡量數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)控行業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。所以我們要十分重視數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究，努力促進(jìn)研究成果的有效交流和運(yùn)用，為當(dāng)今中國(guó)數(shù)控機(jī)床更好發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

[1]吳雁,張杰人,樂(lè)宇文,王彥瑞,呂博鑫. 基于HTML5的數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控與可視化[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床,2017.