数控车床可靠性数据的采集及数据库建立

数控车床可靠性数据的采集及数据库建立

1 前言

数控机床是现代制造技术的基础装备，其技术水平高低是衡量一个国家的工业现代化水平的重要标志。数控机床的可靠性是机床质量的关键。目前国产数控机床的可靠性水平与国外相比明显偏低，严重影响了国产数控机床的竞争能力，提高国产数控机床的可靠性已成为当务之急。

可靠性分析是以大量的现场数据为基础的，借助有计划、有目的地收集产品寿命周期各阶段的数据，进行分析，发现产品可靠性的薄弱环节，改进设计，从而提高产品质量，所以可靠性数据的收集和分析在可靠性工程中具有重要地位。然而这方面正是国内可靠性研究中的一个薄弱环节。在1996年7月1日至1996年12月31日期间，我们收集了一汽集团长春齿轮厂的42台CNC车床的可靠性数据，并初步建立了数控车床可靠性数据库。以此为例说明数控机床可靠性数据的采集方法及数据库的建立方法。

2 可靠性试验方案的确定

可靠性试验是取得可靠性数据的主要方法之一，它是进行可靠性设计和分析的基础。近30年来，可靠性试验方法取得很大发展。可靠性试验既费时又费钱。对于数控车床而言，主要考虑试验场所和试验样本两方面。

按试验场所，可靠性试验分为现场试验和实验室试验两种。数控车床由于结构复杂，使用条件中的不确定因素很多，故选用现场试验方法能够采集到真实的可靠性情况。在现场试验中数据可靠性问题是一个关键问题。事先必须制订完善的采集计划，事后应对数据进行处理，以排除不合理因素。

可靠性试验按样本大小可以分成全数试验和抽样试验两类。对于数控车床这种批量产品不可能进行全数试验，只能采用抽样定时截尾的试验方法。为了使收集到的数据具有代表性，并且便于数据收集，在选取试验样本时，应选取尽量多的数控车床作为抽样样本，所选取的设备应该比较集中。因此本文选择了数控车床使用量大且设备比较集中的一汽集团长春齿轮厂作为试验基地，将其42台CNC车床作为样本，进行了半年跟踪调查。

3 可靠性数据的采集

根据《数控车床可靠性评定方法》，即标准JB/GQ1153-90数控车床的故障判据为：

1.由于数控车床的质量缺陷，在规定条件下、规定时间内不能完成规定功能的事件便成为故障。

2.在用户正常使用之前的早期故障，由于是在规定的截取范围以外，所以不计为故障。

3.与整机功能暂时无关或影响较小的局部微小故障不计为故障。

4.不按规定操作使用而引起的误用故障不计为故障。

在进行数据采集之前，必须首先明确数控车床故障模式。我们在参考《数控车床可靠性评定方法》的同时，根据数控车床的本身特点和使用中的实际情况，制定了数控车床故障模式表(表1)。

根据所确定的试验方案，按如下步骤进行数据采集：

表 1

数控

车床

故障

模式

表序

号

故障模式序号故障模式序号故障模式

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

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运动部件爬行

运动部件抖动

运动部件异响

运动部件制动失灵

运动部件间隙过大

运动部件窜动

运动部件过紧

运动部件卡死

运动部件变速失灵

运动部件超速

运动部件掉档

振动影响工件质量

机电互锁机构失灵

锁紧部件失灵

紧固件松动

预紧机构松动

定位装置失灵

夹紧装置失灵

夹紧装置提前夹紧

夹紧装置提前松开

夹紧装置夹不紧

夹紧装置松不开

零、部件损坏

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零、部件变形

零、部件松动

零、部件脱落

轴承损坏

转位无动作

转位不到位

转位超程

几何精度超标

定位精度超标

工作精度超标

性能参数下降

回零不准

定向不准

坐标原点漂移

噪声超标

温升过高

气、液控制失灵

液、气、油渗漏

液、气、油堵塞不畅

液、气、油元部件损坏

密封件损坏

护板、护罩损坏

防护门开关损坏

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68

69

数控系统不能正常工作

主机未按程序指令执行

程序、参数记忆功能紊乱

数据传输错误

元器件功能丧失

元器件误动作

元器件损坏

元器件参数漂移

电机起动不起来

电机不能正常工作

电机过载

电机损坏

误报警

线路、电缆接触不良

线路、电缆断路

线路、电缆短路

熔断器损坏

传感部件失灵

易损件超期损坏

转塔转位不灵活

空气开关跳

CNC参数错

其它

参考《数控车床可靠性评定方法》，我们编制了《数控车床故障分析报告》(表2)，分别对每台受试车床进行跟踪。

表2 数控

车床故障

分析报告

车间

班组

年月

日

设备编号设备役龄设备型号

设备名称

故障

序号

工作环境

故障

现象