数控机床可靠性分析.pdf

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第27卷第2期河北建筑工程学院学报V0127No22009年6月JOURNAL0FHEBEIINSTITUTEoFARCHITECTUREANDCIVILENGINEERINGJune2009数控机床可靠性分析张静1宋建武2康占武3王永利41河北建筑工程学院；2张家口职业技术学院；3北方机电工业学校；4河北宣化工程机械股份有限公司摘要对国内某机床厂某系列数控机床的故障数据从故障危害度方面进行FMECA分析，找出该系列数控机床的薄弱环节以改进设计最后分析了影响国内数控机床可靠性的主要因素和应采取的主要对策关键词数控机床；可靠性；FMECA分析；故障分析中图分类号TG659可靠性分析的目的决不仅是评价系统及其组成单元的可靠性水平，更重要的是提高其可靠性因此，必须对系统及其组成单元的故障进行详细的分析，其所形成的故障分析技术构成了可靠性分析的一项重要内容数控机床在实际使用中，由于设计、制造、使用等因素引起的故障不断发生，因此对数控机床进行故障分析是十分必要的，故障分析也是对数控机床可靠性评估的重要内容之一故障模式影响分析FMEA（FailureModeandEffectsAnalysis）是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法故障模式影响及危害性分析（FMECA）是故障模式影响分析（FMEA）和危害性分析（CriticalityAnalysisCA）的组合分析方法本文只对国内的数控机床进行可靠性分析1FMECA危害度分析危害度分析是在FMEA的基础上，对故障影响结果定量化的关键一步，其目的是按照每一故障模式的严重性级别及严重度数字或发生概率的综合影响来研究故障模式，以便全面地评价故障模式的影响部位的危害性是对部件的故障后果的危害程度的综合评定，反应子系统或部件发生故障时，对整机的性能、功用、周围环境及人员安全的影响程度通过整机危害性分析可以获得影响数控机床可靠性的关键部件，摸清攻关产品的薄弱环节，以便有针对性的进行可靠性改进设计根据可靠性改进设计的需要，将数控机床分成几个主要子系统或部件，分别算出某个子系统或部位的危害度零部件以故障模式发生故障致使该零部件发生故障的危害性CR。

其计算公式为：

CR=a“卢。

Af

（1）其中，零部件i对整机的危害度为：

CR。

一CRi

（2）J=1将

（1）式代入

（2）式得：

CRi一ao风A：

（3）式中：

咒一零部件i出现的故障模式的种类数；一零部件i以故障模式J而引起该零部件发生故障的故障模式概率，计算公式为：

aj=箸（4）收稿日期：

20081218作者简介：

女，1969年生，讲师，张家口市，075000基金项目：

河北省科技攻关项目（07212149）万方数据80河北建筑工程学院学报第27卷其中：

吩一零部件i第J种故障模式出现的次数；ni一零部件i全部故障模式发生的总次数；岛一零部件i以故障模式j发生故障造成该零部件损伤的概率，国标草案将此称为丧失功能的条件概率，其值如下：

角一1表示该件肯定发生损伤；角=o5表示该件可能发生损伤涵=01表示该件很少发生损伤；&一。

表示该件无影响A。

零部件i的基本故障率，是通过现场实验得到的平均故障率九，其计算公式为：

篓（5）其中：

Ni一零部件i在规定时间内的故障总次数；。

一零部件在规定时间内累积工作时间2国产某系列数控机床危害度分析国产某系列数控机床分成10个主要子系统，它们的危害度分别为电源与电气系统CR，进给系统CR。

，CNC系统CR。

，装夹系统CR。

，冷却系统CR。

，液压系统CR。

，润滑系统CR，主传动及主轴系统CR。

，防护装置CR。

，刀架系统CR，。

7台国产某系列数控机床的累积工作时间为20580h故障部位频率见表1表1故障部位频率表部位代码部位频次频率由公式（5）算得：

入i）=0000486；0000243；0000194；0000194；0000194；0000146；0000146；0000146；O000146；O0000972由公式（3）可以得出以下数据见表2表2国内某系列数控车床FMECA表万方数据第2期张静宋建武康占武等数控机床可靠性分析81由表2数据可以看出，电源与电气系统的危害度最高，它是影响国内某系列数控机床可靠性的关键部件，其次是CNC系统和装夹部分所以，对国内某系列数控机床来说电源与电气系统、CNC系统和装夹系统是最薄弱环节，应重点进行可靠性改进3综合分析通过查阅有关数据，发现国外生产的数控机床平均故障间隔时间已超过1000h，而国产的数控车床平均故障间隔时间只有500多小时这究竟是什么原因造成了如此大的差距呢?

本文故障数据采集的国内数控机床控制系统采用的是FANUC系统，另外还有选用国外生产的性能较好的零部件，并且国内近年来数控机床设计和制造技术已大幅提高所以，要想大幅提高国内数控机床的平均故障间隔时间，就一定要在继续加强数控机床可靠性设计和制造技术的同时，加强可靠性管理和加强多种形式的维修，使数控机床在整个使用寿命中一直处于良好的工作状态国产某系列数控机床故障多发部位是电源与电气系统，危害性最高的部位也是电源与电气系统所有故障中有些故障是可以在日常工作的点检和维护保养时消除的可见，在加强改进数控机床可靠性设计的同时，加强使用的维护保养和建立可靠性管理系统也是很重要的31影响国内数控机床可靠性的主要因素提高数控机床可靠性的关键就是降低机床的故障率，影响数控机床可靠性的主要因素有设计方面、制造方面、装配方面、外购，外协件方面和使用维护方面我国对数控机床的发展十分重视，经历了“九五”“十五”可靠性攻关后，数控机床在设计、制造、装配、外购，外协件等方面都大有改进，并都做出了规范，在此就不详述了就现在普遍存在现象：

故障信息的采集和机床的使用维护方面的问题详细阐述如下故障信息是分析、评估和提高可靠性的关键虽然对故障记录有着明确的要求，但目前企业中的故障记录普遍采用纸质记录的方式，造成了信息的滞留，致使故障信息的共享和查询不便，并且给故障信息的隐藏造成了隐患操作者对机床的使用不当引起故障，如操作失误，编程、对刀、修改参数错误等引起的故障机床保养维护，润滑、铁屑清理不够，防护板、防护罩未及时复位等也会导致故障32主要对策针对影响数控机床可靠性的主要因素，要提高数控机床可靠性，主要采取以下措施首先，提高设计水平要提高数控机床质量，设计是源头在设计产品时必须要关注用户反馈的信息，吸取有益的东西，尽快改进、提高标准化的程序，先进而稳定的工艺，规范的操作是提高数控机床可靠性的有效方法其次，要严把制造和装配关严格控制外购、外协件质量再次，要加强售前、售后服务与用户培训与用户良好的沟通可以少走弯路，做细用户的培训是减少因使用不当而引发故障的关键，同时还要协助用户做好日常的维护与保养另外，努力提高员工素质也是很重要的提高产品质量，人才是关键企业要建立和完善职工培训制度加强技术培训，培养出一批技术能手要提高制造质量，就要严格按标准做严格按工艺要求做，这需要加强全体员工的素质教育和质量意识，培养良好的工作习惯，自觉执行工艺，对质量精益求精最后，就是建立故障信息反馈系统，进而建立可靠性分析管理系统用网络传递信息，为厂家和用户建立起信息交流的平台参考文献1康锐，石荣德FMECA技术及其应用国防工业出版社，北京：

20062王绍印故障模式和影响分析（FMEA）中山大学工业出版社，广州：

20033肖俊数控机床可靠性技术的分析与研究上海：

20074李研国内外数控车床可靠性对比分析长春：

20045朱树红，夏罗生数控机床的可靠性分析机床电器，2006万方数据82河北建筑工程学院学报第27卷AnAnalysisofReliabilityTechnologyofCNCMachineToolsZhangJin91，SongJianwu2，KangZhanwu3，WangYongli41HebeiInstituteofArchitectureandCivilEngineering；2ZhangjiakouVocationalTechnologySchool3TheNorthernTechnicalSchoolofMechanicsandElectricon：

4HebeiXuanhuaConstructionMachineryCo1adAbstractInthispaper，wefirstanalyzedthefailuredateofaseriesofdomesticCNClathesintermsoffailurecriticalitybyusingFMECAThenwediscoveredtheweakpartsoftheseriesofCNClathesSOastoimprovethedesignFinallywediscussedtheprimaryfactorsofinfluencingreliabilityofdomesticCNCmachinetoolsandputforwardthemaincountermeasuresKeywordsCNCmachinetools；reliability；FMECAanalysis；failureanalysis、驴痧，疹痧驴驴妒，驴，驴驴驴驴驴驴驴驴驴，驴痧穰驴q驴谚驴谚电尹谚，驴驴驴，驴，驴驴，驴，驴驴，驴，d争，驴驴，驴驴，驴，驴，西驴，Z争（上接第78页）到底怎样设计才更合理，各方还没有统一说法笔者认为还得需要了解规范组的看法，最好通过专家论证来解决问题5汽车库排烟风机、排烟口风量的问题这个问题与上个问题有相同之处，又不完全一样汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB50067-97中824条规定：

排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次h计算确定如果每个防烟分区都自成系统，分别设置送风、排烟风机是没有问题的但有时工程特殊，不能保证每一个防烟分区都能设置风机、风井，而只能保证在同一个防火分区内设置一套送风、排烟风机，要两个防烟分区合用系统，这时问题就出现了这样排烟风机的排烟量按多少计算，是一个防烟分区面积换气次数不小于6次h计算还是按防火分区面积换气次数不小于6次h计算?

规范没有说法如果我们按防火分区面积换气次数不小于6次h计算，那么规范要求划分排烟分区就失去意义；如果我们只按防烟分区面积换气次数不小于6次h计算，那么类似储藏室我们能这么理解吗?

有人提出储藏室两个以上防烟分区的做法规范有明确要求，但不论是汽车库还是储藏室，其划分防烟分区、风机排烟的原理应是一致的SeveralProblemsinFireFightingDesignofALargeResidentialAreainBaodingCityYangShunhong，TianDanBaodingArchitecturalDesignInstituteAbstractSomeproblemesinfirefightingdesignofaduced，andcorrespondingsuggestionsaregivenasble，ecnomicandpracticaldesigninfirefightingKeywordssharingareadistribution；servingarealargeresidentialareainBaodingCityareintrowellThepurposeistoensurethesafe，reasona万方数据数控机床可靠性分析数控机床可靠性分析作者：

张静，宋建武，康占武，王永利，ZhangJing，SongJianwu，KangZhanwu，WangYongli作者单位：

张静,ZhangJing（河北建筑工程学院），宋建武,SongJianwu（张家口职业技术学院），康占武,KangZhanwu（北方机电工业学校），王永利,WangYongli（河北宣化工程机械股份有限公司）刊名：

河北建筑工程学院学报英文刊名：

JOURNALOFHEBIEINSTITUTEOFARCHITECTURALENGINEERING年，卷（期）：

2009,27

（2）被引用次数：

2次参考文献（5条）参考文献（5条）1.康锐;石荣德FMECA技术及其应用期刊论文-北京:

国防工业出版社20062.王绍印故障模式和影响分析（FMEA）期刊论文-广州:

中山大学工业出版社20033.肖俊数控机床可靠性技术的分析与研究期刊论文-上海20074.李研国内外数控车床可靠性对比分析期刊论文-吉林长春20045.朱树红;夏罗生数控机床的可靠性分析期刊论文-机床电器2006（4）本文读者也读过（10条）本文读者也读过（10条）1.朱树红.夏罗生.ZHUShu-hong.XIALuo-sheng数控机床的可靠性分析期刊论文-机床电器2006,33（4）2.赵建英.ZHAOJian-ying数控机床可靠性的评定与提高途径期刊论文-科技情报开发与经济2009,19（11）3.何丽辉.HeLihui数控机床的可靠性研究期刊论文-辽宁省交通高等专科学校学报2008,10（5）4.肖俊.胡伟.鲁志政.陈志俊.杨建国.XiaoJun.HuWei.LuZhizheng.ChenZhijun.YangJianguo数控车床故障率的可靠性分析期刊论文-现代制造工程2006（12）5.张静.梁建明.朱春花.ZhangJing.LiangJianming.ZhuChunhua提高数控机床可靠性措施初探期刊论文-河北建筑工程学院学报2008,26（4）6.于捷.张海龙.石耀霖.孙立大.申桂香.贾亚洲.YUJie.ZHANGHailong.SHIYaolin.SUNLida.SHENGuixiang.JIAYazhouD-S证据推理在数控机床可靠性评估中的应用研究期刊论文-机床与液压2010,38（15）7.曲小源.QUXiao-yuan数控机床可靠性的保证期刊论文-青岛职业技术学院学报2010,23

（1）8.宁广庆.毛胜辉.柴成林.NingGuangqing.MaoShenghui.ChaiChenglin数控机床精度诊断及可靠性校验期刊论文-郑州铁路职业技术学院学报2010,22

（2）9.于捷.石耀霖.张海龙.申桂香.贾亚洲.YUJie.SHIYaolin.ZHANGHailong.SHENGuixiang.JIAYazhou数控机床的可靠性验证方法研究期刊论文-机床与液压2008,36（11）10.于捷.申桂香.贾亚洲.YUJie.SHENGuixiang.JIAYazhou数控机床可靠性评价方法的研究期刊论文-机床与液压2007,35（11）引证文献（2条）引证文献（2条）1.时振伟数控机床可靠性技术分析与研究期刊论文-机电信息2013（6）2.张国艳.张春妍.孙杰广义时滞系统的可靠控制应用前景分析期刊论文-职业技术2013（6）本文链接：

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