數(shù)控銑床故障模型及可靠性研究

董浩浩

引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，在黨和政府的大力支持下，我國(guó)制造業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，各種類型的數(shù)控設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)始大量的應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，很好的提升了制造業(yè)的技術(shù)水平和科技含量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在有效提升數(shù)控機(jī)床的可靠性上逐步成為制造業(yè)發(fā)展的基本共識(shí)。近年來(lái)，我國(guó)在制造業(yè)發(fā)展上，大量學(xué)習(xí)了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控技術(shù)等方面的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，并有針對(duì)性的引進(jìn)了許多先進(jìn)的制造發(fā)展技術(shù)，在認(rèn)真分析這些先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各自企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行了技術(shù)的創(chuàng)新，使得機(jī)床在應(yīng)用上發(fā)生故障的可能性大大降低，很好的提高了安全操控性能，也不斷的縮小了與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。本篇文章通過(guò)隨機(jī)的方式，將某國(guó)某系列數(shù)控銑床作為研究對(duì)象，對(duì)典型部件的可靠性進(jìn)行了深入的分析研究，對(duì)于提高數(shù)控銑床實(shí)際的可靠性有很大的幫助作用。

本篇文章結(jié)合實(shí)際的研究對(duì)象，對(duì)數(shù)控銑床在應(yīng)用過(guò)程中，從設(shè)備購(gòu)買到數(shù)據(jù)采集過(guò)程中所有的故障問(wèn)題進(jìn)行了深入的統(tǒng)計(jì)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了認(rèn)真詳細(xì)的分析，根據(jù)故障的種類、性質(zhì)等的不同，將數(shù)據(jù)進(jìn)行了專門的分組，把這些數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)律進(jìn)行了曲線變化描述，建立了科學(xué)的故障模型，同時(shí)，還計(jì)算出了可靠性指標(biāo)。在這些工作基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)的故障模式、故障產(chǎn)生的基本影響以及這些故障對(duì)實(shí)際的制造生產(chǎn)可靠性帶來(lái)的危害等進(jìn)行了可靠性定性分析，在充分分析論證的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)該系列數(shù)控銑床的電氣系統(tǒng)是故障率最高的子系統(tǒng)，同時(shí)也是該系列數(shù)控銑床危害度最高的子系統(tǒng)，并針對(duì)該系列數(shù)控銑床的薄弱環(huán)節(jié)尤其是經(jīng)常出現(xiàn)故障問(wèn)題的環(huán)節(jié)及流程提出了相應(yīng)的整改應(yīng)對(duì)措施。

1 實(shí)驗(yàn)部分

（1）試劑和儀器。本篇文章結(jié)合數(shù)控銑床實(shí)際使用情況，對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，為了進(jìn)一步提高分析研究的準(zhǔn)確性，主要采用了主次分析法對(duì)收集到的所有數(shù)據(jù)盡心分析。為了提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，盡量減少不同因素的干擾，專門選取某公司作為試驗(yàn)場(chǎng)所，實(shí)際的考核方面的情況體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

具體時(shí)間：2014年6月1日至2014年12月31日；

考核數(shù)量：某系列國(guó)產(chǎn)數(shù)控銑床16臺(tái)；

工作班制：在一天24h之內(nèi)始終處在正常工作狀態(tài)，沒(méi)有休息方面的安排。首先要做的就是對(duì)數(shù)控銑床實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行全面的描述，并對(duì)故障的類型、性質(zhì)等進(jìn)行了深入的分析；其次是按照一定的原則對(duì)數(shù)控銑床實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)等進(jìn)行了全面的采集，并應(yīng)用上文中提高的主次分析法對(duì)所有收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析，制定受試數(shù)控銑床故障數(shù)據(jù)匯總表。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程。本篇文章主要的數(shù)據(jù)都是來(lái)自于某公司某個(gè)系列的數(shù)控銑床，從2014年6月1日至2014年12月31日，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)了這些個(gè)月當(dāng)中機(jī)床在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題故障。在實(shí)際統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，嚴(yán)格按照相關(guān)的故障評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在制定的所有數(shù)控銑床故障匯總表中，詳細(xì)包括了機(jī)床的準(zhǔn)確編號(hào)、樣本機(jī)床的數(shù)量、起始的日期、終止的日期、故障發(fā)生的時(shí)間、停機(jī)的時(shí)間、正常運(yùn)行實(shí)際的時(shí)間間隔、實(shí)際所需要的維修時(shí)間、整個(gè)維修過(guò)程中發(fā)生的基本次數(shù)等，這些元素都包含在故障匯總表中，通過(guò)這些數(shù)據(jù)的記錄，可以很好的發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的問(wèn)題，并對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)有效的分析，有助于從多個(gè)方面對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行分析研判，也有助于制定相關(guān)的整改提升方法。在實(shí)際故障問(wèn)題分析的過(guò)程中，經(jīng)常用到的模型如指數(shù)分布、威布爾分布、對(duì)數(shù)分布等，在這些基本的模型中，實(shí)際的應(yīng)用情況也不盡相同，例如，指數(shù)分布、威布爾分布在實(shí)際應(yīng)用上主要集中在機(jī)械系統(tǒng)建模這個(gè)層面上，其他的數(shù)據(jù)模型應(yīng)用情況也是不盡相同。

2 實(shí)際的結(jié)果和討論情況

（1）數(shù)控銑床關(guān)于可靠性方面的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在實(shí)際的故障間隔時(shí)間的分析過(guò)程中，需要記錄故障出現(xiàn)的時(shí)間和故障維修的時(shí)間，這些內(nèi)容在實(shí)際記錄過(guò)程中必須要嚴(yán)格進(jìn)行，確保符合實(shí)際的時(shí)間記錄要求，在大量的實(shí)際計(jì)算后可以計(jì)算出可靠性的指標(biāo)MTBF；同時(shí)，還需要對(duì)數(shù)控銑床的維修時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，在按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算后得出了平均維修的時(shí)候所需要的時(shí)間MTTR。借助于故障間隔時(shí)間和平均維修時(shí)間計(jì)算得到平均有效度Ai。在這樣的分析過(guò)程中我們不難發(fā)現(xiàn)，樣品數(shù)控銑床在實(shí)際使用過(guò)程中的還是存在著一定的問(wèn)題，在可靠性這一方面還需要進(jìn)一步提高。這就需要對(duì)這些數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的分析，找準(zhǔn)故障問(wèn)題出現(xiàn)的原因，并有針對(duì)性的制定整改提升措施，只有這樣，才能逐步的把可靠性提上去。

（2）數(shù)控銑床可靠性的FMECA分析。FMECA是在可靠性研究中必須高度重視的一個(gè)內(nèi)容之一，要包括的內(nèi)容也是比較復(fù)雜，主要由故障模式影響分析和危害性分析兩個(gè)部分組成。前者在產(chǎn)品的策劃設(shè)計(jì)階段，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的各組成單元、子系統(tǒng)及零部件逐個(gè)及西寧分析，確定各個(gè)組成單元和組成系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，找出潛在的故障模式，評(píng)估可能出現(xiàn)的影響與后果，并針對(duì)性的提出問(wèn)題整改預(yù)防的方法。后者是前者的補(bǔ)充和完善，在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)故障模式進(jìn)行定量化的描述，做出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和危害度評(píng)估，確定產(chǎn)品的關(guān)鍵系統(tǒng)與潛在環(huán)節(jié)，相應(yīng)的提出預(yù)防和補(bǔ)救的方法。

通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)系列數(shù)控銑床的故障部位等的分析發(fā)現(xiàn)，電氣系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等是關(guān)系可靠性的關(guān)鍵所在，同時(shí)，許多細(xì)節(jié)問(wèn)題也需要引起足夠的重視，同時(shí)，在提升基本的可靠性，還需要從基本的機(jī)床設(shè)計(jì)、制造等多個(gè)方面著手，只有這樣，才能從根本上提升數(shù)控銑床應(yīng)用的可靠性，有效的減少故障問(wèn)題發(fā)生的可能性。

3 結(jié)束語(yǔ)

本篇文章通過(guò)所選取的系列數(shù)控銑床所做的研究發(fā)現(xiàn)，影響可靠性的因素非常多，同時(shí)，也需要有針對(duì)性的制定各種方法措施等，只有從多個(gè)方面著手，才能真正提升可靠性，有效減少故障問(wèn)題發(fā)生的可能性。

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