数控机床可靠性技术的发展

王岩

摘要:在我国的中高档数控机床市场，由于国产数控机床的可靠性较低，也就成为了占有率较低的主要原因，而且可靠性已经成为国内数控机床的一个重要技术瓶颈。

关键词:数控机床；可靠性；评定；分析

1.数控机床可靠性概念及指标

1.1数控机床可靠性

所谓的数控机床可靠性，就是指数控机床产品及其系统能够在限定时间内完成一定的动作指令的能力。

1.2数控机床可靠性指标

对于数控机床可靠性主要有以下两个指标：

第一，平均无故障时间（Mean Time Between Failure，简称MTBF），就是指数控机床产品连续发生两次故障之间的平均时间。这种平均故障时间常用做数控机床可靠性评价的一个定量指标。该数值越大，说明系统的可靠性越高。

第二，平均故障修复时间（Mean Time To Repair，简称MTTR)，一般是指系统修复一次故障所需要的时间，其所需的流程是确认失效→配件获得→维修→重新投入使用。当该数值越小时，该系统的可靠性越高。

2.数控机床可靠性技术存在的问题

2.1数控机床可靠性研究的学者和机构较少

由于数控机床可靠性技术的研究需要很多部门、学科的交叉工作，并且耗时、耗资，再加上研究成果获得较慢。与一些关键共性技术的研究相比，国内很少有专门对数控机床可靠性进行较大力度的研究，那么能够对数控机床可靠性进行研究的科研机构非常稀缺，一直没能形成一套完整的技术体系。

2.2数控机床可靠性数据积累薄弱

对于数控机床的可靠性数据而言，不但要有数控机床的故障数据，也需要一些维修、载荷数据等。虽然我国已经积累了一定的数控机床故障、维修以及载荷数据等，然而很多数据也仅是针对某一型号的数控机床而已，并不能涵盖较大的用户群体和多样的数控机床類型。那么就会使得数控机床进行可靠性设计时，不能得到较多的经验值，故使得我国的数控机床的可靠性设计严重“先天不足”。

2.3数控机床故障机理研究不足

目前大多数都是以故障独立为假设的条件下进行研究，然后对数控机床的故障数据进行可靠性建模，继而评估故障所带来的危害性。然后对于故障机理研究不具有普遍性，而对于很多问题存在较大的模糊性，其中包括故障之间的相关性、故障产生的本质原因等，以至于出现盲目改进，即费时又费钱，甚至有改进无效的情况出现。

2.4数控机床维修性和可用性重视不够

对数控机床这种类型的产品进行维修时，一般用户对于维修后的数控机床不但能够保证故障间隔时间得到延长，而且要求其维修简单、时间短。换句话说，既要求维修性好，有要求可靠性高。现在，对于我国数控机床行业的科研机构大多都是停留在对可靠度指标进行评估，以至于对于数控机床的维修性和可用性方面得不到科研机构的重视，目前也有一些论文对此进行研究分析，然而并未得到充分的重视，也仅仅是满足数控机床用户的需求而已。对此，就需要得到相关部门、政策进行引导，以便于得到数控机床领域的更多专家、学者对其维修性、可用性进行深入地研究分析，并针对问题予以解决。

3.数控机床可靠性技术的研究

3.1 数控机床可靠性评定方法

数控机床可靠性技术的评定方法有以下三种分类：

（1）序贯压缩和修正极大似然法相结合。

（2）指数寿命型串联系统法。其主要是将成败型单元替代指数寿命型单元，继而对系统做等效的可靠性评估。

（3）基于信赖方法的数控机床可靠度的分析法。

由于将数控机床的不同单元作为成败型比作为指数型更加合理，因此，第一种评定方法比第二种的准确度要高；在获得较充足的数据时，第三种方法更为合理。

3.2 数控机床可靠性技术分析方法

主要对数控机床的故障信息进行科学分析，找出数控机床在运行时的问题所在，进行可靠性改进。数控机床就是传统机械和先进信息科学相结合的产物。但是随着现代科技的不断进步，数控机床所出现的故障模式日益变化，所以需要进行细致地故障分析，将数控机床的潜在问题和薄弱环节挖掘出来，并将这些问题传递给相应部门，这样就可以促使它们能够不断地改进技术，提高数控机床的可靠性。对数控机床的故障信息要做正确判断、分析，使用故障比重法和频次主次分析法进行结合，对数控机床所出现的故障信息的危害度进行分析，以此解决潜在故障问题。

3.3 重视数控机床可靠性技术

（1）要从数控机床的多个方面进行考虑，其中包含数控机床的不同组件功能、生产成本、加工技术等。以此来将影响数控机床的可靠性指标的动态因子进行控制和防范。只有这样才可以更好地指导数控机床的设计、采购、制造等工作，而且提高了数控机床的可靠性。

（2）不得盲目加大数控机床的制造能力。对于数控机床的制造一定要从提高企业、人员素质以及创新能力三个方面出发。即使出现市场需求量猛增的情况，也需要以“稳”求胜。对于数控机床而言，其是一个质量承诺的行业，不但要保持对用户的热情，而且要重视产品质量和服务。只有在保证了可靠性的同时，才能够去提高数控机床的制造能力，并且需要注重数控机床的售后服务，出现问题时进行及时处理。

（3）借鉴国外发达国家先进技术。将先进技术和我国的数控机床发展进行结合，以此来促进我国数控机床朝着更高水平发展。尤其是要学习先进的可靠性保障技术，只有真正掌握了数控机床可靠性技术，才能够更好地保证了数控机床的质量。

4.结语

企业急需数控机床可靠性技术，而且数控机床可靠性的技术研究也需要企业。所以，需要企业能够确保可靠性技术的研究和科研机构紧密合作。另外，数控机床制造企业也要不断地加大自身的研发能力，逐渐成为技术研发主体。

5.参考文献

[1] 杨兆军，陈传海，陈菲，李国发.数控机床可靠性技术的研究进展[J].机械工程学报，49(6):89-98

[2] 于捷，贾亚洲.数控车床故障模式影响与致命性分析[J].哈尔滨工业大学学报，2005，37(12)：1725-1727.

[3] 罗巍.数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究[D].长春：吉林大学，2011.

[4] 王国彪，何正嘉，陈雪峰，等.机械故障诊断基础研究“何去何从”[J].机械工程学报，2013，49(1)：63-72.