探讨数控机床可靠性技术的研究进展

胡旭岩

摘 要：本文以数控机床为主要研究对象，对其可靠性技术进行了重点分析。在简要分析该项技术及其现存问题的基础上，详细且深入地研究了该项技术未来发展和研发的重点方向，以期为整个数控机床的创新和研发提供一定的参考意见和建议。

关键词：数控机床；可靠性技术；研发方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.253

作为整个装备制造行业的作业母机，数控机床有着至关重要的作用。就目前而言，我国自主生产的数控机床，无论是在速度上，还是在精度上，亦或是在多轴联动或复合加工上，都有了极大程度的发展和进步。但是，就可靠性而言，我国数控机床的水平与国外很多发达国家相比，仍然相差甚远。故此，详细分析目前我国数控机床在可靠性技术方面的发展情况，对我国数控机床行业的整体发展和进步有非常重要的现实意义。

1 数控机床可靠性技术分析

1.1 建模

就数控机床而言，无论是其可靠性分析，还是其可靠性评估，都是以可靠性建模为载体进行的。随着社会的不断发展和时间的持续前进，我国已经相继颁发了多项具体的可靠性标准。其中代表性较强的包括MIL-STD781和MIL-HDBK-217。这两项标准对我国数控机床在可靠性建模、可靠性设计以及可靠性试验等各个方面的规范做了明文规定。通过正态分析以及威布尔分布函数的分析和处理，可针对数控机床进行相应的可靠性模型构建。如此，便可获取与之对应的有效数据或信息。由于数控机床在作业时间上被不断延长，其可靠性也随之持续下降，因而数控机床发生故障的几率便大幅度上升。如果忽略故障发生之间的间隔时间，直接进行数控机床的可靠性模型构建。那么，对数控机床可靠性进行的描述和预计便会与实际情况之间相差很大，从而影响实际的生产活动。

1.2 设计

随着我国数控机床在可靠性性能方面的不断发展和进步，故障分析已经成为数控机床可靠性技术工程中不可缺少的重要部分。其中故障的发生几率与数控机床的整体设计息息相关。故此，对数控机床进行具体的可靠性设计时，必须按照相关设计准则严格进行设计制作。在避免或减少各种设计缺陷反复出现的基础上，必须根据既定要求和标准将对应的可靠性指标准确分配到与之对应的子系统之中，然后进行科学的矩阵分析，最后得到子系统中真实有效的最佳可靠性分配值。需要特别说明的是，该过程中进行的矩阵分析，必须利用二元模糊分配比进行。另外，对数控机床进行可靠性整体模型构建时，其模型需要综合考虑各方面因素，包括故障危害性、故障复杂性以及整体技术水平等。

1.3 试验

作为影响整个数控机床产品可靠性的重要因素，可靠性试验至关重要，其结果是人们获知整个产品故障情况、模型构建情况、故障分析和处理情况以及可靠性整体设计情况的重要资料，有着相当重要的参考价值。在具体的可靠性试验过程中，其现场试验的中心往往是常规性的应力试验。这一系列试验不仅直接关乎样本试验及其相关故障分析的成功与否，还能完全反映出整个数控机床最真实有效的可靠性性能。

2 数控机床可靠性技术现存问题分析

综合分析目前我国数控机床在其自身可靠性技术方面的整体情况，可归纳总结出以下问题：

其一，专业学者缺乏，相关研究结构严重不足。就数控机床而言，其多元化的故障形式、复杂化的故障原理、杂乱无章的修复系统，都是影响其可靠性技术发展和进步的重要原因。加之其可靠性技术研发和试验需要大量的人力和物力，而目前我国无论是在研究人员方面，还是在研究设备方面，都严重缺乏与之对应的研究投入。故此，我国数控机床在其自身可靠性技术上始终得不到显著性发展。

其二，数据、信息等各方面资料薄弱。在数控机床的可靠性分析过程中，荷载、维修、故障等多元化数据无一不是至关重要的数据资料。但是在我国研究数控机床这些年间，其数据资料的收集和整理远远不够完善，尤其是荷载数据的相关资料，可以说是到了稀缺的地步。荷载数据对数控机床进行整机编制有非常重大的影响作用，一旦缺乏数据资料的支持和指导，其可靠性设计在概率计算方面的需求就无法得到相应的满足，这会直接导致数控机床出现大范围先天不足。

其三，故障机理的探究不够深入。无论是物理层面，还是化学层面，故障机理都能直接影响数控机床故障发生的本质反应。但是，现阶段我国对故障原因的探究和分析还始终停滞在假设层面上，未进行深入的验证层面，这严重影响了故障本身的危害性以及相关性，为数控机床在可靠性建模、可靠性设计以及可靠性试验等各个方面造成了巨大的负面影响。

3 数控机床可靠性技术未来发展方向探究

现阶段，我国数控机床在其自身可靠性技术上，无论是在可靠性建模方面，还是在可靠性设计方面，亦或是可靠性试验以及整体故障分析方面，都获得了显著性进步。这不仅充分满足了数控机床在产品升级上的技术要求，还大幅度推动和促进了产品可靠性技术的整体发展。但是，为了进一步提升我国数控机床的可靠性能，各大研究人员应该重点探究可靠性技术的全生命周期。以数控机床为基本载体，在研究其可靠性建模、设计、试验以及故障分析的基础上，不断加大其探究力度，最大限度地排除安装调试、机械故障等各方面问题。同时，还要积极拓展其相应的可靠性技术，以此保障数控机床在整个生命周期中始终保持较高的可靠性能。除此之外，针对数控机床不断进行可靠性技术体系的完善和健全，也是必不可少的。在设计和制定基本技术规范和操作注意事项的基础上，构建系统且全面的数据库、故障案例库，以此不断完善我国数控机床整体发展的技术体系。

4 结束语

分析我国数控机床的发展现状可知，立足于现状，积极进行可靠性技术的拓展和研发，并不断构建与之相应的可靠性技术体系，是发展和壮大我国数控机床自身可靠性技术的根本途径。

参考文献：

[1]杨兆军，陈传海，陈菲.数控机床可靠性技术的研究进展[J].机械工程学报，2013（20）：130-139.

[2]张根保，范秀君.“数控机床可靠性技术”专题（二） 可靠性增长体系[J].制造技术与机床，2014（08）：6-9.

[3]张根保，喻春.“数控机床可靠性技术”专题（十六） 可靠性管理体系[J].制造技术与机床，2015（10）：5-11.