，.華北理工大學；.唐山工業(yè)職業(yè)技術學院

數(shù)控機床的可靠性技術研究

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

本文首先對數(shù)控技術、數(shù)控機床可靠性技術等相關概念進行了闡述，概述了可靠性指標，進而從數(shù)控機床可靠性技術存在的必要性入手，將課題重點引入到數(shù)控機床可靠性技術評定方法和分析方法的研究中，從而使可靠性技術在數(shù)控機床中能夠更好地運用起到借鑒作用。

數(shù)控技術；數(shù)控機床；可靠性指標；數(shù)控機床故障

1 數(shù)控技術、數(shù)控機床及可靠性技術概念及可靠性指標

1.1 數(shù)控技術

數(shù)控技術簡稱數(shù)控，就是用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術。它通常是對位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量的控制。

1.2 數(shù)控機床

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

1.3 數(shù)控機床可靠性

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

2 數(shù)控機床可靠性技術存在的必要性

2.1 數(shù)控機床市場的不斷發(fā)展(需求)

目前我國正處于工業(yè)化中期，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎的高增長行業(yè)發(fā)展勢頭強勁，構成了對機床市場尤其是數(shù)控機床的巨大需求。數(shù)控機床己成為機床消費的主流。我國未來數(shù)控機床市場巨大近年來國產(chǎn)中檔數(shù)控機床進步明顯，但所占市場份額仍然不夠大。

2.2 機床故障率偏高

我國數(shù)控機床存在著自主開發(fā)能力薄弱，功能部件發(fā)展滯后，產(chǎn)品自動化水平低，可靠性、精度保持性差等突出問題。而這些突出問題使得數(shù)控機床的可靠性差，性能穩(wěn)定性差，從而直接制約著我國數(shù)控機床的銷售和發(fā)展。近幾年雖然國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)MTBF大都超過10000h，但國際上先進企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)MTBF己達80000 h，這表明我國與國際先進數(shù)控水平仍存在較大差距。同樣地，雖然我國機床工業(yè)取得了較大進步，每年的產(chǎn)量達到了千臺以上，但我國的機床大部分水平較低。一些用戶對數(shù)控機床的故障還不能及時正確地進行判斷和準確地排除故障，生產(chǎn)廠家的售后服務又存在很多不周之處，從而使得國內數(shù)控機床系統(tǒng)開動率平均不高。巨大的市場需求，但是技術方而卻又存在著很多不足，這樣大量國外數(shù)控機床產(chǎn)品大量涌入，擠占我國大份額的市場，要想解決這一問題就要提高數(shù)控機床的可靠性，那么對數(shù)控機床可靠性技術的分析和研究也就十分必要。

3 數(shù)控機床可靠性技術的研究

3.1 數(shù)控機床可靠性評定方法

在提高數(shù)控機床可靠性的過程中，有來自使用現(xiàn)場和來自經(jīng)驗的數(shù)據(jù)之分。要根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)方法的不同，采用不同的評價方法。一般而言，數(shù)控機床可靠性的評定方法有以下幾種:

◆修正極大似然法和序貫壓縮相結合的方法。

◆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)控機床中應用十分廣泛。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)壽命型單元轉換為成敗型單元，然后應用法和法對轉換后的等效系統(tǒng)進行可靠性評估。

◆基于信賴方法的數(shù)控機床可靠度的分析法，信賴方法是求構件、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)控車床可靠性技術分析方法

通過對加工中心故障信息的科學分析，找出加工中心運行中的薄弱環(huán)節(jié)，確定可靠性改進的主要方向。加工中心是現(xiàn)代信息科學與傳統(tǒng)機械技術相結合的典型產(chǎn)品。因為新技術不斷被應用，加工中心的故障模式發(fā)生了很多變化，因此進行故障分析，找出其薄弱環(huán)節(jié)和潛在的弱點，并把故障分析的結果反映到各個部門，使各個部門改進技術，提高產(chǎn)品的可靠性己成為當務之急。對加工中心故障信息進行正確分析，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合的方法對加工中心故障信息進行分析，以解決上述問題：

◆故障比重比加工中心整機可靠性是由各子系統(tǒng)的可靠性來保證的，而各子系統(tǒng)的可靠性指標是不同的。故障比重比圖能夠更準確地反映各系統(tǒng)可靠性與其指標之間的差距，從而更科學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。

◆危害度分析是對故障模式影響及危害性的分析。通過分析可以獲得影響加工中心可靠性的關鍵部件，摸清攻關產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對性地進行可靠性改進設計。

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

3.3 重視數(shù)控機床可靠性技術，更好地促進機床現(xiàn)代化

◆依據(jù)機床各部分組件的功能、重要程度，將經(jīng)濟、技術及資源等內容進行綜合考慮，從而確定相應可靠性指標的動態(tài)影響因子，進而更好地指導設計、制造和采購組件，更好地促進可靠性的提高。

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

◆重視質量和服務。機床行業(yè)是一個要求對質量承諾的行業(yè)，如今市場好轉，我們更要重視質量和服務，對用戶更加熱情周到，在市場形勢好轉的同時努力樹立和維護品牌。

◆積極引進國外先進技術，并積極消化、吸收、創(chuàng)新。更好促進數(shù)控機床的現(xiàn)代化發(fā)展。與此同時，由于先機技術的應用使得數(shù)控機床的可靠性保障顯得更為重要，所以就要努力學好并掌握數(shù)控機床可靠性技術，為機床的質量提供可靠保障。

4 結論

作為當今科學研究、工業(yè)中的一項重要內容的可靠性理論和技術，特別是在高科技產(chǎn)品研制中，可靠性有效保證了產(chǎn)品質量?？煽啃允呛饬繑?shù)控機床質量的標準，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)控機床可靠性技術的研究，努力促進研究成果的有效交流和運用，為當今中國數(shù)控機床更好發(fā)展貢獻一份力量。

[1]吳雁,張杰人,樂宇文,王彥瑞,呂博鑫. 基于HTML5的數(shù)控機床數(shù)據(jù)實時監(jiān)控與可視化[J]. 制造技術與機床,2017.