探討數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究進(jìn)展

胡旭巖

摘 要：本文以數(shù)控機(jī)床為主要研究對象，對其可靠性技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。在簡要分析該項(xiàng)技術(shù)及其現(xiàn)存問題的基礎(chǔ)上，詳細(xì)且深入地研究了該項(xiàng)技術(shù)未來發(fā)展和研發(fā)的重點(diǎn)方向，以期為整個數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新和研發(fā)提供一定的參考意見和建議。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；可靠性技術(shù)；研發(fā)方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.253

作為整個裝備制造行業(yè)的作業(yè)母機(jī)，數(shù)控機(jī)床有著至關(guān)重要的作用。就目前而言，我國自主生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，無論是在速度上，還是在精度上，亦或是在多軸聯(lián)動或復(fù)合加工上，都有了極大程度的發(fā)展和進(jìn)步。但是，就可靠性而言，我國數(shù)控機(jī)床的水平與國外很多發(fā)達(dá)國家相比，仍然相差甚遠(yuǎn)。故此，詳細(xì)分析目前我國數(shù)控機(jī)床在可靠性技術(shù)方面的發(fā)展情況，對我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)的整體發(fā)展和進(jìn)步有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)分析

1.1 建模

就數(shù)控機(jī)床而言，無論是其可靠性分析，還是其可靠性評估，都是以可靠性建模為載體進(jìn)行的。隨著社會的不斷發(fā)展和時間的持續(xù)前進(jìn)，我國已經(jīng)相繼頒發(fā)了多項(xiàng)具體的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。其中代表性較強(qiáng)的包括MIL-STD781和MIL-HDBK-217。這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對我國數(shù)控機(jī)床在可靠性建模、可靠性設(shè)計(jì)以及可靠性試驗(yàn)等各個方面的規(guī)范做了明文規(guī)定。通過正態(tài)分析以及威布爾分布函數(shù)的分析和處理，可針對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)的可靠性模型構(gòu)建。如此，便可獲取與之對應(yīng)的有效數(shù)據(jù)或信息。由于數(shù)控機(jī)床在作業(yè)時間上被不斷延長，其可靠性也隨之持續(xù)下降，因而數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的幾率便大幅度上升。如果忽略故障發(fā)生之間的間隔時間，直接進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的可靠性模型構(gòu)建。那么，對數(shù)控機(jī)床可靠性進(jìn)行的描述和預(yù)計(jì)便會與實(shí)際情況之間相差很大，從而影響實(shí)際的生產(chǎn)活動。

1.2 設(shè)計(jì)

隨著我國數(shù)控機(jī)床在可靠性性能方面的不斷發(fā)展和進(jìn)步，故障分析已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)工程中不可缺少的重要部分。其中故障的發(fā)生幾率與數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計(jì)息息相關(guān)。故此，對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行具體的可靠性設(shè)計(jì)時，必須按照相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。在避免或減少各種設(shè)計(jì)缺陷反復(fù)出現(xiàn)的基礎(chǔ)上，必須根據(jù)既定要求和標(biāo)準(zhǔn)將對應(yīng)的可靠性指標(biāo)準(zhǔn)確分配到與之對應(yīng)的子系統(tǒng)之中，然后進(jìn)行科學(xué)的矩陣分析，最后得到子系統(tǒng)中真實(shí)有效的最佳可靠性分配值。需要特別說明的是，該過程中進(jìn)行的矩陣分析，必須利用二元模糊分配比進(jìn)行。另外，對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行可靠性整體模型構(gòu)建時，其模型需要綜合考慮各方面因素，包括故障危害性、故障復(fù)雜性以及整體技術(shù)水平等。

1.3 試驗(yàn)

作為影響整個數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品可靠性的重要因素，可靠性試驗(yàn)至關(guān)重要，其結(jié)果是人們獲知整個產(chǎn)品故障情況、模型構(gòu)建情況、故障分析和處理情況以及可靠性整體設(shè)計(jì)情況的重要資料，有著相當(dāng)重要的參考價值。在具體的可靠性試驗(yàn)過程中，其現(xiàn)場試驗(yàn)的中心往往是常規(guī)性的應(yīng)力試驗(yàn)。這一系列試驗(yàn)不僅直接關(guān)乎樣本試驗(yàn)及其相關(guān)故障分析的成功與否，還能完全反映出整個數(shù)控機(jī)床最真實(shí)有效的可靠性性能。

2 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)現(xiàn)存問題分析

綜合分析目前我國數(shù)控機(jī)床在其自身可靠性技術(shù)方面的整體情況，可歸納總結(jié)出以下問題：

其一，專業(yè)學(xué)者缺乏，相關(guān)研究結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不足。就數(shù)控機(jī)床而言，其多元化的故障形式、復(fù)雜化的故障原理、雜亂無章的修復(fù)系統(tǒng)，都是影響其可靠性技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步的重要原因。加之其可靠性技術(shù)研發(fā)和試驗(yàn)需要大量的人力和物力，而目前我國無論是在研究人員方面，還是在研究設(shè)備方面，都嚴(yán)重缺乏與之對應(yīng)的研究投入。故此，我國數(shù)控機(jī)床在其自身可靠性技術(shù)上始終得不到顯著性發(fā)展。

其二，數(shù)據(jù)、信息等各方面資料薄弱。在數(shù)控機(jī)床的可靠性分析過程中，荷載、維修、故障等多元化數(shù)據(jù)無一不是至關(guān)重要的數(shù)據(jù)資料。但是在我國研究數(shù)控機(jī)床這些年間，其數(shù)據(jù)資料的收集和整理遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠完善，尤其是荷載數(shù)據(jù)的相關(guān)資料，可以說是到了稀缺的地步。荷載數(shù)據(jù)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行整機(jī)編制有非常重大的影響作用，一旦缺乏數(shù)據(jù)資料的支持和指導(dǎo)，其可靠性設(shè)計(jì)在概率計(jì)算方面的需求就無法得到相應(yīng)的滿足，這會直接導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)大范圍先天不足。

其三，故障機(jī)理的探究不夠深入。無論是物理層面，還是化學(xué)層面，故障機(jī)理都能直接影響數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生的本質(zhì)反應(yīng)。但是，現(xiàn)階段我國對故障原因的探究和分析還始終停滯在假設(shè)層面上，未進(jìn)行深入的驗(yàn)證層面，這嚴(yán)重影響了故障本身的危害性以及相關(guān)性，為數(shù)控機(jī)床在可靠性建模、可靠性設(shè)計(jì)以及可靠性試驗(yàn)等各個方面造成了巨大的負(fù)面影響。

3 數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)未來發(fā)展方向探究

現(xiàn)階段，我國數(shù)控機(jī)床在其自身可靠性技術(shù)上，無論是在可靠性建模方面，還是在可靠性設(shè)計(jì)方面，亦或是可靠性試驗(yàn)以及整體故障分析方面，都獲得了顯著性進(jìn)步。這不僅充分滿足了數(shù)控機(jī)床在產(chǎn)品升級上的技術(shù)要求，還大幅度推動和促進(jìn)了產(chǎn)品可靠性技術(shù)的整體發(fā)展。但是，為了進(jìn)一步提升我國數(shù)控機(jī)床的可靠性能，各大研究人員應(yīng)該重點(diǎn)探究可靠性技術(shù)的全生命周期。以數(shù)控機(jī)床為基本載體，在研究其可靠性建模、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)以及故障分析的基礎(chǔ)上，不斷加大其探究力度，最大限度地排除安裝調(diào)試、機(jī)械故障等各方面問題。同時，還要積極拓展其相應(yīng)的可靠性技術(shù)，以此保障數(shù)控機(jī)床在整個生命周期中始終保持較高的可靠性能。除此之外，針對數(shù)控機(jī)床不斷進(jìn)行可靠性技術(shù)體系的完善和健全，也是必不可少的。在設(shè)計(jì)和制定基本技術(shù)規(guī)范和操作注意事項(xiàng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建系統(tǒng)且全面的數(shù)據(jù)庫、故障案例庫，以此不斷完善我國數(shù)控機(jī)床整體發(fā)展的技術(shù)體系。

4 結(jié)束語

分析我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀可知，立足于現(xiàn)狀，積極進(jìn)行可靠性技術(shù)的拓展和研發(fā)，并不斷構(gòu)建與之相應(yīng)的可靠性技術(shù)體系，是發(fā)展和壯大我國數(shù)控機(jī)床自身可靠性技術(shù)的根本途徑。

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