数控铣床故障模型及可靠性研究

董浩浩

引言

进入新世纪以来，在党和政府的大力支持下，我国制造业有了长足的发展，各种类型的数控设备和数控系统开始大量的应用到实际的生产经营过程中，很好的提升了制造业的技术水平和科技含量。随着科学技术的发展，在有效提升数控机床的可靠性上逐步成为制造业发展的基本共识。近年来，我国在制造业发展上，大量学习了欧美发达国家的数控技术等方面的发展经验，并有针对性的引进了许多先进的制造发展技术，在认真分析这些先进技术的基础上，结合各自企业的实际情况进行了技术的创新，使得机床在应用上发生故障的可能性大大降低，很好的提高了安全操控性能，也不断的缩小了与欧美发达国家之间的差距。本篇文章通过随机的方式，将某国某系列数控铣床作为研究对象，对典型部件的可靠性进行了深入的分析研究，对于提高数控铣床实际的可靠性有很大的帮助作用。

本篇文章结合实际的研究对象，对数控铣床在应用过程中，从设备购买到数据采集过程中所有的故障问题进行了深入的统计，并对这些数据信息进行了认真详细的分析，根据故障的种类、性质等的不同，将数据进行了专门的分组，把这些数据按照一定的规律进行了曲线变化描述，建立了科学的故障模型，同时，还计算出了可靠性指标。在这些工作基础上，按照相应的故障模式、故障产生的基本影响以及这些故障对实际的制造生产可靠性带来的危害等进行了可靠性定性分析，在充分分析论证的基础上，发现该系列数控铣床的电气系统是故障率最高的子系统，同时也是该系列数控铣床危害度最高的子系统，并针对该系列数控铣床的薄弱环节尤其是经常出现故障问题的环节及流程提出了相应的整改应对措施。

1 实验部分

（1）试剂和仪器。本篇文章结合数控铣床实际使用情况，对故障问题进行了深入的研究，为了进一步提高分析研究的准确性，主要采用了主次分析法对收集到的所有数据尽心分析。为了提高数据分析的准确性，尽量减少不同因素的干扰，专门选取某公司作为试验场所，实际的考核方面的情况体现在以下几点：

具体时间：2014年6月1日至2014年12月31日；

考核数量：某系列国产数控铣床16台；

工作班制：在一天24h之内始终处在正常工作状态，没有休息方面的安排。首先要做的就是对数控铣床实际使用过程中出现的故障问题进行全面的描述，并对故障的类型、性质等进行了深入的分析；其次是按照一定的原则对数控铣床实际使用过程中出现的故障数据等进行了全面的采集，并应用上文中提高的主次分析法对所有收集到的数据进行了关联分析，制定受试数控铣床故障数据汇总表。

（2）实验过程。本篇文章主要的数据都是来自于某公司某个系列的数控铣床，从2014年6月1日至2014年12月31日，详细统计了这些个月当中机床在实际使用过程中出现的问题故障。在实际统计的过程中，严格按照相关的故障评判标准进行，在制定的所有数控铣床故障汇总表中，详细包括了机床的准确编号、样本机床的数量、起始的日期、终止的日期、故障发生的时间、停机的时间、正常运行实际的时间间隔、实际所需要的维修时间、整个维修过程中发生的基本次数等，这些元素都包含在故障汇总表中，通过这些数据的记录，可以很好的发现故障发生的问题，并对这些问题进行科学有效的分析，有助于从多个方面对故障问题进行分析研判，也有助于制定相关的整改提升方法。在实际故障问题分析的过程中，经常用到的模型如指数分布、威布尔分布、对数分布等，在这些基本的模型中，实际的应用情况也不尽相同，例如，指数分布、威布尔分布在实际应用上主要集中在机械系统建模这个层面上，其他的数据模型应用情况也是不尽相同。

2 实际的结果和讨论情况

（1）数控铣床关于可靠性方面的相关评价指标。在实际的故障间隔时间的分析过程中，需要记录故障出现的时间和故障维修的时间，这些内容在实际记录过程中必须要严格进行，确保符合实际的时间记录要求，在大量的实际计算后可以计算出可靠性的指标MTBF；同时，还需要对数控铣床的维修时间进行计算，在按照一定的标准进行计算后得出了平均维修的时候所需要的时间MTTR。借助于故障间隔时间和平均维修时间计算得到平均有效度Ai。在这样的分析过程中我们不难发现，样品数控铣床在实际使用过程中的还是存在着一定的问题，在可靠性这一方面还需要进一步提高。这就需要对这些数据及试验结果进行认真的分析，找准故障问题出现的原因，并有针对性的制定整改提升措施，只有这样，才能逐步的把可靠性提上去。

（2）数控铣床可靠性的FMECA分析。FMECA是在可靠性研究中必须高度重视的一个内容之一，要包括的内容也是比较复杂，主要由故障模式影响分析和危害性分析两个部分组成。前者在产品的策划设计阶段，通过对产品的各组成单元、子系统及零部件逐个及西宁分析，确定各个组成单元和组成系统之间的关联，找出潜在的故障模式，评估可能出现的影响与后果，并针对性的提出问题整改预防的方法。后者是前者的补充和完善，在大量数据的基础上对故障模式进行定量化的描述，做出风险预测和危害度评估，确定产品的关键系统与潜在环节，相应的提出预防和补救的方法。

通过对该系统系列数控铣床的故障部位等的分析发现，电气系统、主轴系统等是关系可靠性的关键所在，同时，许多细节问题也需要引起足够的重视，同时，在提升基本的可靠性，还需要从基本的机床设计、制造等多个方面着手，只有这样，才能从根本上提升数控铣床应用的可靠性，有效的减少故障问题发生的可能性。

3 结束语

本篇文章通过所选取的系列数控铣床所做的研究发现，影响可靠性的因素非常多，同时，也需要有针对性的制定各种方法措施等，只有从多个方面着手，才能真正提升可靠性，有效减少故障问题发生的可能性。

[1]宁腾飞.数控铣床伺服系统的故障诊断系统设计与研究[D].长春工业大学，2016.

[2]郭 健.浅析数控铣床故障分析及维修措施[J].科技视界，2015（28）：103.

[3]任重，周兰.FANUC0I-MD数控铣床主轴常见故障的原因分析和排除方法[J].机床与液压，2015，43（04）：184～186.

[4]张玉玲.数控铣床伺服系统故障诊断与预报的研究[D].长春工业大学，2012.