數(shù)控銑床故障模型及可靠性研究

董浩浩

引言

進入新世紀以來，在黨和政府的大力支持下，我國制造業(yè)有了長足的發(fā)展，各種類型的數(shù)控設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)開始大量的應(yīng)用到實際的生產(chǎn)經(jīng)營過程中，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)控機床的可靠性上逐步成為制造業(yè)發(fā)展的基本共識。近年來，我國在制造業(yè)發(fā)展上，大量學(xué)習(xí)了歐美發(fā)達國家的數(shù)控技術(shù)等方面的發(fā)展經(jīng)驗，并有針對性的引進了許多先進的制造發(fā)展技術(shù)，在認真分析這些先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各自企業(yè)的實際情況進行了技術(shù)的創(chuàng)新，使得機床在應(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)達國家之間的差距。本篇文章通過隨機的方式，將某國某系列數(shù)控銑床作為研究對象，對典型部件的可靠性進行了深入的分析研究，對于提高數(shù)控銑床實際的可靠性有很大的幫助作用。

本篇文章結(jié)合實際的研究對象，對數(shù)控銑床在應(yīng)用過程中，從設(shè)備購買到數(shù)據(jù)采集過程中所有的故障問題進行了深入的統(tǒng)計，并對這些數(shù)據(jù)信息進行了認真詳細的分析，根據(jù)故障的種類、性質(zhì)等的不同，將數(shù)據(jù)進行了專門的分組，把這些數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)律進行了曲線變化描述，建立了科學(xué)的故障模型，同時，還計算出了可靠性指標。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實際的制造生產(chǎn)可靠性帶來的危害等進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)，同時也是該系列數(shù)控銑床危害度最高的子系統(tǒng)，并針對該系列數(shù)控銑床的薄弱環(huán)節(jié)尤其是經(jīng)常出現(xiàn)故障問題的環(huán)節(jié)及流程提出了相應(yīng)的整改應(yīng)對措施。

1 實驗部分

（1）試劑和儀器。本篇文章結(jié)合數(shù)控銑床實際使用情況，對故障問題進行了深入的研究，為了進一步提高分析研究的準確性，主要采用了主次分析法對收集到的所有數(shù)據(jù)盡心分析。為了提高數(shù)據(jù)分析的準確性，盡量減少不同因素的干擾，專門選取某公司作為試驗場所，實際的考核方面的情況體現(xiàn)在以下幾點：

具體時間：2014年6月1日至2014年12月31日；

考核數(shù)量：某系列國產(chǎn)數(shù)控銑床16臺；

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

（2）實驗過程。本篇文章主要的數(shù)據(jù)都是來自于某公司某個系列的數(shù)控銑床，從2014年6月1日至2014年12月31日，詳細統(tǒng)計了這些個月當中機床在實際使用過程中出現(xiàn)的問題故障。在實際統(tǒng)計的過程中，嚴格按照相關(guān)的故障評判標準進行，在制定的所有數(shù)控銑床故障匯總表中，詳細包括了機床的準確編號、樣本機床的數(shù)量、起始的日期、終止的日期、故障發(fā)生的時間、停機的時間、正常運行實際的時間間隔、實際所需要的維修時間、整個維修過程中發(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)生的問題，并對這些問題進行科學(xué)有效的分析，有助于從多個方面對故障問題進行分析研判，也有助于制定相關(guān)的整改提升方法。在實際故障問題分析的過程中，經(jīng)常用到的模型如指數(shù)分布、威布爾分布、對數(shù)分布等，在這些基本的模型中，實際的應(yīng)用情況也不盡相同，例如，指數(shù)分布、威布爾分布在實際應(yīng)用上主要集中在機械系統(tǒng)建模這個層面上，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)評價指標。在實際的故障間隔時間的分析過程中，需要記錄故障出現(xiàn)的時間和故障維修的時間，這些內(nèi)容在實際記錄過程中必須要嚴格進行，確保符合實際的時間記錄要求，在大量的實際計算后可以計算出可靠性的指標MTBF；同時，還需要對數(shù)控銑床的維修時間進行計算，在按照一定的標準進行計算后得出了平均維修的時候所需要的時間MTTR。借助于故障間隔時間和平均維修時間計算得到平均有效度Ai。在這樣的分析過程中我們不難發(fā)現(xiàn)，樣品數(shù)控銑床在實際使用過程中的還是存在著一定的問題，在可靠性這一方面還需要進一步提高。這就需要對這些數(shù)據(jù)及試驗結(jié)果進行認真的分析，找準故障問題出現(xiàn)的原因，并有針對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部分組成。前者在產(chǎn)品的策劃設(shè)計階段，通過對產(chǎn)品的各組成單元、子系統(tǒng)及零部件逐個及西寧分析，確定各個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，評估可能出現(xiàn)的影響與后果，并針對性的提出問題整改預(yù)防的方法。后者是前者的補充和完善，在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對故障模式進行定量化的描述，做出風(fēng)險預(yù)測和危害度評估，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)防和補救的方法。

通過對該系統(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，許多細節(jié)問題也需要引起足夠的重視，同時，在提升基本的可靠性，還需要從基本的機床設(shè)計、制造等多個方面著手，只有這樣，才能從根本上提升數(shù)控銑床應(yīng)用的可靠性，有效的減少故障問題發(fā)生的可能性。

3 結(jié)束語

本篇文章通過所選取的系列數(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，也需要有針對性的制定各種方法措施等，只有從多個方面著手，才能真正提升可靠性，有效減少故障問題發(fā)生的可能性。

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