數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究進(jìn)展

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(gè)熱門(mén)話題，本文針對(duì)現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)進(jìn)行分析，并針對(duì)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(guò)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(guó)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(gè)國(guó)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(guó)缺乏相對(duì)完善的可靠性理論，在這個(gè)方面我國(guó)也缺少專業(yè)性人才，技術(shù)積累相對(duì)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(guó)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(shí)候，首先要明確可靠性指標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)規(guī)定功能的執(zhí)行能力。一般情況下這種性質(zhì)是無(wú)法在同一時(shí)間用同一個(gè)量來(lái)表示的，必須要從實(shí)際環(huán)境出發(fā)，做到具體問(wèn)題，具體分析。產(chǎn)品可靠性使用定量數(shù)據(jù)表示，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)階段，通過(guò)各種方法進(jìn)行計(jì)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(shí)期，所呈現(xiàn)出來(lái)的具體時(shí)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(shí)間的增加，其可靠性也會(huì)不斷下降，并且出現(xiàn)偶然性故障的頻率也在增加，過(guò)去人們只針對(duì)故障間隔工作時(shí)間進(jìn)行考慮，并不是針對(duì)發(fā)生次序而建立的。這樣一來(lái)，可靠性模式與機(jī)床實(shí)際的安全情況并不一致，在機(jī)床不斷使用的過(guò)程中，其可靠性也會(huì)逐漸降低。在這樣的情況下，很多學(xué)者開(kāi)始對(duì)間隔工作時(shí)間與故障間隔的時(shí)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(guò)了簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，如果假設(shè)“修復(fù)如新”到“修復(fù)如舊”，從時(shí)間靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，模型與工程實(shí)際則會(huì)不斷接近，進(jìn)而為研究數(shù)控機(jī)床的可靠性設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所承受的載荷包括非常荷載以及工作荷載兩個(gè)方面。前者是因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(guò)合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而降低的，這就是應(yīng)力分析的最終目的。3.2故障樹(shù)分析。故障樹(shù)分析是對(duì)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(yùn)行的時(shí)候，往往存在很多潛在的故障因素，對(duì)這些故障進(jìn)行分析，一般都會(huì)使用這個(gè)方法，這個(gè)方法的特點(diǎn)是形象、直觀、簡(jiǎn)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(duì)故障影響進(jìn)行完善，這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)別，同時(shí)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(jì)。4.1可靠性預(yù)計(jì)。可靠性預(yù)計(jì)是依靠工程經(jīng)驗(yàn)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(gè)目標(biāo)，必須要充分借助可靠性預(yù)計(jì)的結(jié)果，對(duì)原有的設(shè)計(jì)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?？煽啃苑峙涫侵赴褭C(jī)床的可靠性指標(biāo)按照一定的準(zhǔn)則分配給各個(gè)組成單元，使機(jī)床的可靠性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)使用可靠性更高的部件或者改進(jìn)原有設(shè)計(jì)方案，來(lái)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(shí)現(xiàn)的可靠度，根據(jù)可靠度采用恰當(dāng)?shù)姆峙浞椒?，是?shí)現(xiàn)可靠性分配的關(guān)鍵。

二、對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究需要注意的問(wèn)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(gè)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(duì)其可靠性進(jìn)行研究的時(shí)候，涉及到眾多學(xué)科，學(xué)科間的交叉性突出，同時(shí)研究基本都是全生命周期，空間上又需要多個(gè)部門(mén)進(jìn)行協(xié)作，研究非常繁瑣，難度大。從這些方面來(lái)看，數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的特點(diǎn)可以總結(jié)為工作時(shí)間長(zhǎng)、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(duì)的協(xié)作，我國(guó)在這個(gè)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(duì)比較少，也沒(méi)有相對(duì)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(mén)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(duì)于某一型號(hào)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(jì)依據(jù)不夠充分，特別是不能進(jìn)行可靠性概率設(shè)計(jì)，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(shí)候，技術(shù)人員通過(guò)故障的現(xiàn)象對(duì)本質(zhì)進(jìn)行分析，通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)，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(jì)等方法，提高數(shù)控機(jī)床可靠性，但是目前我國(guó)在這個(gè)方面的研究存在明顯不足，尤其是對(duì)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(guò)度不僅增加了成本，也無(wú)法真正達(dá)到提高機(jī)床可靠性的目的。

結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)在數(shù)控機(jī)床可靠性研究方面，雖然取得了一定的成績(jī)，但是，缺少相對(duì)完善的理論以及方法，在我國(guó)是一個(gè)非常普遍的問(wèn)題。為了能夠確保數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命，我國(guó)必須要強(qiáng)化這個(gè)方面的研究，并且要充分分析產(chǎn)品以及零部件的設(shè)計(jì)與選型，本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)進(jìn)行了研究，同時(shí)提出了我國(guó)目前的安全性研究中存在的問(wèn)題，希望能夠?yàn)槲覈?guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與應(yīng)用略盡綿力。

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