数控机床的可靠性预计

钟匡民

（西华大学，四川 成都 610039）

数控机床的可靠性预计

钟匡民

（西华大学，四川 成都 610039）

就目前情况而言，我国数控机床制造水平和国外先进水平还有一定的差距，这些差距集中体现在数控机床的可靠性和故障率上。所以，要提高我国数控机床的可靠性，必须从数控机床的可靠性预计着手。本文从对可靠性预计的解读入手，首先分析了数控机床可靠性预计的方法，然后研究了数控机床常见可靠性预计方法比较，为数控机床可靠性预计的研究提供了可参考的意见。

数控机床；可靠性预计；比较

1 对可靠性预计的解读

可靠性预计是一种预测方法，它是根据产品的可靠性结构模型，结合同类型产品在使用过程中的相关资料，然后预测该产品在今后的使用中实际能达到的可靠性水平。同时，可靠性预计也可以预测产品在使用中符合功能的概率。总得来说，可靠性预计是一个整体性的过程，需要从小方面到大方面的综合性考虑。

可靠性预计可以为设计提供决策依据，所以可靠性预计也需要相应的及时性，在设计决策之前，提供可参考的数据。可靠性预计也有自身的局限性存在，它的局限性主要体现在数据累计达不到有效的程度和无法反映工艺可靠性的影响上。一般来说，可靠性预计要实现其价值，需要达到以下几点：

（1）审核可靠性指标。可靠性预计需要将预测结果与要求的可靠性指标对比，审核设计的可靠性指标是否能够达到。

（2）最优选择。可靠性预计可以为决策提供参考数据，所以在设计阶段，可以根据可靠性预计选择最优的方法。

（3）改进设计缺陷。可靠性预计可以根据数据发现设计中的不足，据此改进设计中的缺陷。

2 数控机床可靠性预计的方法

数控机床可靠性预计的方法有多种，在不同的设计阶段可以选择不同的方法。总的来说，数控机床可靠性预计的方法主要有上下限法、应力分析法、相似功能法、元件计数法、相似设备法、相似功能法和布尔真值法等。下文将具体的分析几种常用的数控机床可靠性预计方法。

2.1 元件计数法

元件计数法是根据设备中所需元件的数量和其基本失效率来估算产品的可靠性。采用这种方法预测数控机床的可靠性，首先要确定设计方案中各种元件的种类，然后根据《电子设备可靠性预计手册》计算各种元件的失效率，最后将所有元件的失效率乘积取和，从而得到整个系统的失效率。

元件计数法可以快速的进行可靠性预计，这是其最大的优点。所以，元件计数法可以在第一时间提供参考数据，根据预测的结果分析设计方案是否满足要求。但是其预测结果的精确性较差，只适用于方案设计论证的初期阶段。

2.2 上下限法

上下限法是把整个数控机床分为不同的串联系统，然后求出局部系统的可靠性上限和下限，由此逐步求出整个系统可靠性的精确值。在具体的应用中，上下限法先假设数控机床的部分串联系统可靠性为1，忽略其他元件对可靠性预测结果的影响，这样就得到了系统可靠性的上限。如果全部作为串联处理，得到的就是系统可靠性的下限。最后根据数据的特征，进行上下限的修正，最终得到系统的可靠性预计值。

上下限法最大的优点是适用于组成复杂的数控机床系统，它不要求系统的相互独立性，同时该方法也适用于多种目的和多阶段工作的系统。

2.3 数学模型法

数学模型法是按照概率运算法则预测系统的可靠性，该方法是以组成系统各单元间的可靠性数学模型为基础的，是一种经典的数控机床可靠性预计方法。这种方法在应用上较为简单，首先是建立系统的可靠性逻辑框图，然后利用相应的公式计算系统的可靠性。

数学模型法在使用中的优点是其计算较为精确，其缺点是计算较为复杂，还需要系统的逻辑框图作为预测的基础。

3 数控机床常见可靠性预计方法比较

数控机床常见的可靠性预计方法是有所不同的，在适用的阶段、适用对象和数据信息等方面有一定的差异。以元件计数法和应力分析法为例，前者适用的是数控机床设计的初期，为的是给设计提供一定的参考数据，后者使用的是设计的详细阶段，需要提供精确的信息。两者的分析快慢也有所不同，需要根据实际需要来选择。

在具体的数控机床可靠性预计中，应在产品的各个阶段反复迭代进行，还需要尽早进行。实际的应用中需要根据机床的设计指标分类重复进行可靠性预计，以便为数控机床的可靠性预计提供最有效的预测结果。

4 结语

数控机床的发展方向就在其可靠性的提高上，所以针对性的研究其可靠性的预测可以在生产的初期就得到相应的数据，最后根据预测的结果修改相应的设计，提高数控机床的可靠性。数控机床可靠性预计的方法较多，需要根据数控机床的功能和种类做出选择，使预测的结果更符合实际的需要。

［1]郝庆波，杨兆军，陈传海，陈菲，李国发. 基于区间层次分析法的数控机床可靠性预计［J］. 吉林大学学报（工学版），2012，04：845～850.

［2]于捷，朱志伟，申桂香，贾亚洲，孙立大. 可靠性预计在数控机床设计中的应用［J］. 机床与液压，2011，15：144～145.

［3]陈炳锟. 数控机床可靠性试验设计及评估方法研究［D］. 吉林大学，2011.

［4]肖俊. 数控机床可靠性技术的分析与研究［D］. 上海交通大学，2007.

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Reliability prediction of CNC machine tools

TG659

1009-797X（2016）02-0092-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.02.034

钟匡民（1995-），西华大学2012级机械电子工程本科生，研究方向为数控机床。

2015-11-20