張輝

【摘要】數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)所使用的重要設(shè)備，主要是在裝備制造業(yè)中使用，目前數(shù)控機(jī)床的可靠性研究已經(jīng)成為了一個熱門話題，本文針對現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)進(jìn)行分析，并針對其發(fā)展進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；可靠性技術(shù)；研究

引言

數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究的目的就是為了促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，確保數(shù)控機(jī)床在操作過程中能夠順利進(jìn)行，進(jìn)而提升產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。制造業(yè)是我國的支柱型產(chǎn)業(yè)，數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)中不可取少的工作母機(jī)，其發(fā)展水平集中體現(xiàn)了一個國家制造業(yè)的發(fā)展情況。數(shù)控機(jī)床的操作系統(tǒng)十分復(fù)雜，它與電子產(chǎn)品以及機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品不同，數(shù)控機(jī)床在我國缺乏相對完善的可靠性理論，在這個方面我國也缺少專業(yè)性人才，技術(shù)積累相對薄弱，因此在數(shù)控機(jī)床安全性技術(shù)的研究上必須要更進(jìn)一步，才能夠滿足國家發(fā)展的要求。

一、數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究

1、可靠性指標(biāo)。在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究的時候，首先要明確可靠性指標(biāo)。具體來說，就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定范圍內(nèi)，對規(guī)定功能的執(zhí)行能力。一般情況下這種性質(zhì)是無法在同一時間用同一個量來表示的，必須要從實際環(huán)境出發(fā)，做到具體問題，具體分析。產(chǎn)品可靠性使用定量數(shù)據(jù)表示，設(shè)計與生產(chǎn)階段，通過各種方法進(jìn)行計算與分配，最終確定產(chǎn)品的可靠性。

2、可靠性建模。在可靠性分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的邏輯分析模式建立是非常必要的，數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)屬于電液系統(tǒng)，因此其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，數(shù)控機(jī)床的使用壽命在不同的時期，所呈現(xiàn)出來的具體時間也不同，進(jìn)而導(dǎo)致故障率曲線也呈現(xiàn)出差異。目前可靠性模型有三種類型，分別為串聯(lián)模型、并聯(lián)模型以及混聯(lián)模型。在數(shù)控機(jī)床使用時間的增加，其可靠性也會不斷下降，并且出現(xiàn)偶然性故障的頻率也在增加，過去人們只針對故障間隔工作時間進(jìn)行考慮，并不是針對發(fā)生次序而建立的。這樣一來，可靠性模式與機(jī)床實際的安全情況并不一致，在機(jī)床不斷使用的過程中，其可靠性也會逐漸降低。在這樣的情況下，很多學(xué)者開始對間隔工作時間與故障間隔的時間次序進(jìn)行建模研究。在掌握了機(jī)床安全性退化規(guī)律之后，人們發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床可靠性建模經(jīng)過了簡單到復(fù)雜的過程，如果假設(shè)“修復(fù)如新”到“修復(fù)如舊”，從時間靜態(tài)到動態(tài)的過程中，模型與工程實際則會不斷接近，進(jìn)而為研究數(shù)控機(jī)床的可靠性設(shè)計提供依據(jù)。

3、可靠性分析。3.1應(yīng)力分析。數(shù)控機(jī)床在運動的過程中所承受的載荷包括非常荷載以及工作荷載兩個方面。前者是因為設(shè)計不合理而導(dǎo)致的，后者則是由于設(shè)備功能需要的。是能夠通過合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計而降低的，這就是應(yīng)力分析的最終目的。3.2故障樹分析。故障樹分析是對故障因果關(guān)系的一種描述，并且是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床分析最可靠的方法。在數(shù)控機(jī)床運行的時候，往往存在很多潛在的故障因素，對這些故障進(jìn)行分析，一般都會使用這個方法，這個方法的特點是形象、直觀、簡單。3.3故障模式影響與危害性分析。故障模式影響與危害性分析是在故障模式分析之后進(jìn)行的，目的是為了對故障影響進(jìn)行完善，這種技術(shù)實現(xiàn)了對數(shù)控機(jī)床故障影響要素的精細(xì)分析，尤其是一些薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的分析，不僅可以有效識別，同時也十分具體、全面，有效提升了產(chǎn)品的可靠性與安全性。

4、可靠性設(shè)計。4.1可靠性預(yù)計?？煽啃灶A(yù)計是依靠工程經(jīng)驗以及機(jī)床的歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合目前的技術(shù)水平以及部件組成的可靠性進(jìn)行分析，最終達(dá)到提升產(chǎn)品可靠性的目的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這個目標(biāo)，必須要充分借助可靠性預(yù)計的結(jié)果，對原有的設(shè)計進(jìn)行分析并完善，減少設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。4.2可靠性分配。可靠性分配是指把機(jī)床的可靠性指標(biāo)按照一定的準(zhǔn)則分配給各個組成單元，使機(jī)床的可靠性達(dá)到設(shè)計要求。通過使用可靠性更高的部件或者改進(jìn)原有設(shè)計方案，來使不能達(dá)到可靠性要求的某些部件滿足相關(guān)指標(biāo)要求。清楚地知道零件部件可能實現(xiàn)的可靠度，根據(jù)可靠度采用恰當(dāng)?shù)姆峙浞椒?，是實現(xiàn)可靠性分配的關(guān)鍵。

二、對我國數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究需要注意的問題

1、數(shù)控機(jī)床可靠性研究的學(xué)者和機(jī)構(gòu)較少。數(shù)控機(jī)床本身就是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)，因此導(dǎo)致故障的原因以及故障的形式都多種多樣，在對其可靠性進(jìn)行研究的時候，涉及到眾多學(xué)科，學(xué)科間的交叉性突出，同時研究基本都是全生命周期，空間上又需要多個部門進(jìn)行協(xié)作，研究非常繁瑣，難度大。從這些方面來看，數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的特點可以總結(jié)為工作時間長、消耗資金多、成果研究慢，并且需要大量的專業(yè)技術(shù)人才以及科研團(tuán)隊的協(xié)作，我國在這個方面與其他關(guān)鍵共性技術(shù)研究相比，研究專業(yè)人才以及團(tuán)隊比較少，也沒有相對完善的技術(shù)體系，即便加大投入，研究成果也十分有限，因此還需要有關(guān)部門以及政府給予科學(xué)引導(dǎo)和幫助。

2、數(shù)控機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)積累薄弱。數(shù)控機(jī)床的可靠性數(shù)據(jù)不僅包括故障數(shù)據(jù)，還應(yīng)包括維修數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)。目前數(shù)控機(jī)床的故障和維修數(shù)據(jù)已經(jīng)有了一定的積累，但是其載荷數(shù)據(jù)積累嚴(yán)重不足。已有數(shù)據(jù)只是針對于某一型號或某一用戶，未覆蓋量大面廣的數(shù)控車床和加工中心，也未涵蓋不同用戶行業(yè)，不具有普遍性。載荷數(shù)據(jù)積累不足，難以編制數(shù)控機(jī)床整機(jī)、功能部件和關(guān)鍵零件的載荷譜，可靠性設(shè)計依據(jù)不夠充分，特別是不能進(jìn)行可靠性概率設(shè)計，造成產(chǎn)品的固有可靠性水平先天不足。

3、數(shù)控機(jī)床故障機(jī)理研究不足。在機(jī)床出現(xiàn)故障的時候，技術(shù)人員通過故障的現(xiàn)象對本質(zhì)進(jìn)行分析，通過各種實驗，找到發(fā)生故障的原因，進(jìn)而選擇更換部件或者是改變結(jié)構(gòu)設(shè)計等方法，提高數(shù)控機(jī)床可靠性，但是目前我國在這個方面的研究存在明顯不足，尤其是對故障物力本質(zhì)以及故障之間的相關(guān)性研究十分薄弱，過度不僅增加了成本，也無法真正達(dá)到提高機(jī)床可靠性的目的。

結(jié)束語

我國在數(shù)控機(jī)床可靠性研究方面，雖然取得了一定的成績，但是，缺少相對完善的理論以及方法，在我國是一個非常普遍的問題。為了能夠確保數(shù)控機(jī)床運行的可靠性，延長其使用壽命，我國必須要強(qiáng)化這個方面的研究，并且要充分分析產(chǎn)品以及零部件的設(shè)計與選型，本文針對數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)進(jìn)行了研究，同時提出了我國目前的安全性研究中存在的問題，希望能夠為我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與應(yīng)用略盡綿力。

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