数控机床可靠性技术的研究进展

张辉

【摘要】数控机床是制造业所使用的重要设备，主要是在装备制造业中使用，目前数控机床的可靠性研究已经成为了一个热门话题，本文针对现阶段数控机床可靠性技术进行分析，并针对其发展进行研究。

【关键词】数控机床；可靠性技术；研究

引言

数控机床可靠性技术研究的目的就是为了促进行业发展，确保数控机床在操作过程中能够顺利进行，进而提升产品的质量与生产效率。制造业是我国的支柱型产业，数控机床是装备制造业中不可取少的工作母机，其发展水平集中体现了一个国家制造业的发展情况。数控机床的操作系统十分复杂，它与电子产品以及机械结构产品不同，数控机床在我国缺乏相对完善的可靠性理论，在这个方面我国也缺少专业性人才，技术积累相对薄弱，因此在数控机床安全性技术的研究上必须要更进一步，才能够满足国家发展的要求。

一、数控机床可靠性技术的研究

1、可靠性指标。在进行数控机床可靠性技术研究的时候，首先要明确可靠性指标。具体来说，就是产品在规定条件下和规定范围内，对规定功能的执行能力。一般情况下这种性质是无法在同一时间用同一个量来表示的，必须要从实际环境出发，做到具体问题，具体分析。产品可靠性使用定量数据表示，设计与生产阶段，通过各种方法进行计算与分配，最终确定产品的可靠性。

2、可靠性建模。在可靠性分析数据的基础上，产品结构的逻辑分析模式建立是非常必要的，数控机床的系统属于电液系统，因此其结构十分复杂，数控机床的使用寿命在不同的时期，所呈现出来的具体时间也不同，进而导致故障率曲线也呈现出差异。目前可靠性模型有三种类型，分别为串联模型、并联模型以及混联模型。在数控机床使用时间的增加，其可靠性也会不断下降，并且出现偶然性故障的频率也在增加，过去人们只针对故障间隔工作时间进行考虑，并不是针对发生次序而建立的。这样一来，可靠性模式与机床实际的安全情况并不一致，在机床不断使用的过程中，其可靠性也会逐渐降低。在这样的情况下，很多学者开始对间隔工作时间与故障间隔的时间次序进行建模研究。在掌握了机床安全性退化规律之后，人们发现数控机床可靠性建模经过了简单到复杂的过程，如果假设“修复如新”到“修复如旧”，从时间静态到动态的过程中，模型与工程实际则会不断接近，进而为研究数控机床的可靠性设计提供依据。

3、可靠性分析。3.1应力分析。数控机床在运动的过程中所承受的载荷包括非常荷载以及工作荷载两个方面。前者是因为设计不合理而导致的，后者则是由于设备功能需要的。是能够通过合理进行结构设计而降低的，这就是应力分析的最终目的。3.2故障树分析。故障树分析是对故障因果关系的一种描述，并且是进行数控机床分析最可靠的方法。在数控机床运行的时候，往往存在很多潜在的故障因素，对这些故障进行分析，一般都会使用这个方法，这个方法的特点是形象、直观、简单。3.3故障模式影响与危害性分析。故障模式影响与危害性分析是在故障模式分析之后进行的，目的是为了对故障影响进行完善，这种技术实现了对数控机床故障影响要素的精细分析，尤其是一些薄弱环节和关键环节的分析，不仅可以有效识别，同时也十分具体、全面，有效提升了产品的可靠性与安全性。

4、可靠性设计。4.1可靠性预计。可靠性预计是依靠工程经验以及机床的历史故障数据进行分析，结合目前的技术水平以及部件组成的可靠性进行分析，最终达到提升产品可靠性的目的。为了能够实现这个目标，必须要充分借助可靠性预计的结果，对原有的设计进行分析并完善，减少设备出现故障的几率。4.2可靠性分配。可靠性分配是指把机床的可靠性指标按照一定的准则分配给各个组成单元，使机床的可靠性达到设计要求。通过使用可靠性更高的部件或者改进原有设计方案，来使不能达到可靠性要求的某些部件满足相关指标要求。清楚地知道零件部件可能实现的可靠度，根据可靠度采用恰当的分配方法，是实现可靠性分配的关键。

二、对我国数控机床可靠性技术研究需要注意的问题

1、数控机床可靠性研究的学者和机构较少。数控机床本身就是一个十分复杂的系统，因此导致故障的原因以及故障的形式都多种多样，在对其可靠性进行研究的时候，涉及到众多学科，学科间的交叉性突出，同时研究基本都是全生命周期，空间上又需要多个部门进行协作，研究非常繁琐，难度大。从这些方面来看，数控机床可靠性技术的特点可以总结为工作时间长、消耗资金多、成果研究慢，并且需要大量的专业技术人才以及科研团队的协作，我国在这个方面与其他关键共性技术研究相比，研究专业人才以及团队比较少，也没有相对完善的技术体系，即便加大投入，研究成果也十分有限，因此还需要有关部门以及政府给予科学引导和帮助。

2、数控机床可靠性数据积累薄弱。数控机床的可靠性数据不仅包括故障数据，还应包括维修数据和载荷数据。目前数控机床的故障和维修数据已经有了一定的积累，但是其载荷数据积累严重不足。已有数据只是针对于某一型号或某一用户，未覆盖量大面广的数控车床和加工中心，也未涵盖不同用户行业，不具有普遍性。载荷数据积累不足，难以编制数控机床整机、功能部件和关键零件的载荷谱，可靠性设计依据不够充分，特别是不能进行可靠性概率设计，造成产品的固有可靠性水平先天不足。

3、数控机床故障机理研究不足。在机床出现故障的时候，技术人员通过故障的现象对本质进行分析，通过各种实验，找到发生故障的原因，进而选择更换部件或者是改变结构设计等方法，提高数控机床可靠性，但是目前我国在这个方面的研究存在明显不足，尤其是对故障物力本质以及故障之间的相关性研究十分薄弱，过度不仅增加了成本，也无法真正达到提高机床可靠性的目的。

结束语

我国在数控机床可靠性研究方面，虽然取得了一定的成绩，但是，缺少相对完善的理论以及方法，在我国是一个非常普遍的问题。为了能够确保数控机床运行的可靠性，延长其使用寿命，我国必须要强化这个方面的研究，并且要充分分析产品以及零部件的设计与选型，本文针对数控机床可靠性技术进行了研究，同时提出了我国目前的安全性研究中存在的问题，希望能够为我国数控机床的发展与应用略尽绵力。

参考文献

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