数控机床的可靠性分析与故障时间分布研究

2018-03-01林海波

信息记录材料 2018年4期

关键词：故障率数控机床机床

林海波，魏鑫

（1上海优尼斯工业设备销售有限公司沈阳分公司辽宁沈阳 110142）

（2沈阳机床股份有限公司沈一车床厂辽宁沈阳 110142）

1 数控机床

图1为数控机床实物图。

图1 数控机床

数控机床的优点是机械化程度高，自动化高、精度高，它是机电结合传动的产物，数控机床的未来发展，也是现在一些机床所具有的特点如下：

（1）高速化、高可靠性

提高数控机床主轴的旋转速度，提高加工效率，增加加工精度，增加数控机床的性价比；

（2）复合化

将数控机床的功能复合化，在一台机床上实现不同的加工，例如车、铣、钻等，将数控机床的操作工序多元化，提高零件的加工效率；

（3）智能化

追求数控机床加工质量和操作的智能化，将人机界面与监控结合，简化编程，增加自动编程，将系统维护与诊断的复杂程度降低；

（4）柔性化、集成化

现代数控机床是从点、线向着面、体的发展，通过将单体数控机床向着工段车间的发展，这样就要体现机床的柔性化，柔性化和集成化是数控机床未来发展的必要趋势。

除了以上这些特点外，一些加工商和设计者也将一些个性化和开放性的元素融入到了机床内，有一些设计者会根据客户的需求进行专用机床的生产，而一些开发者将市场上一些开放式系统、模块化系统、层次化结构并入到数控机床内。将传统数控机床的封闭性和数控软件替换掉，提高机床本身的结构、通信、配置，将数控机床的运行平台进行优化，增加数控机床的可靠性，极大的满足市场和制造商的需求。

2 可靠性

可靠性最早的研究是在航空领域，最早是在德国，而国内最早是在电子工业部门，所以现在电子工业体系中可靠性非常成熟，数控机床的可靠性分析，是在机床主轴上开始的，最早是对主轴可靠性校验，最后衍生到整个机床。

对于产品可靠性的定义为“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力”对于数控机床的可靠性可以通过产品设计和生产阶段，利用计算的方法进行可靠性计算，产品生产出来之后在利用一些校验方法去鉴定它的可靠性，而对于像数控机床这样的可修复系统，可以通过浴盆曲线进行分析，如图2。

图2 浴盆曲线

浴盆曲线分为三个阶段，分别为早期失效、偶然失效、损耗失效，在这个曲线上，数控机床的偶然失效是最低的，这种失效是不可控制的，属于特殊失效，但是这种失效的可靠性最高。第一阶段的早期失效，主要是针对数控机床本身的零件，这种失效率非常高，是属于原材料制造过程中的缺陷，是随着数控机床的使用和维护下降的，也就是数控机床在起初使用的时候，由于零件的因素可靠性最低。

数控机床随着使用时间的加长，零件性能得到稳定后，机床进入第二阶段，可靠性最高，但是使用时间不断加长，数控机床会进入第三阶段，也就是损耗失效阶段，这个阶段是设计者需要注重的阶段，因为这个时间是数控机床即将达到使用期限，可靠性会降低，故障率会提高，失效会递增。