分布模式的参数估计

1 故障间的时间分布模型 1.1 分布模式的初步判据 我们可以从概率理论知道，正态分布和对数正 态分布的概率密度函数曲线图是单峰的，指数分 布的概率密度函数曲线图是单调下降的，但是根 据曲线参数的不同，威布尔概率密度函数曲线图 是非对称且单调下降的。借助于观察到的一些随 机值画出曲线，可以初步判断出这种分布。 现在，一种CNC系统的故障之间的时间的概 率密度函数曲线图会通过观察到的数据画出来， 故障间时间值为t（ [78.45，2842.10]，它被分为 7组，如表1所示。将每组时间值的中间值作为横 坐标，观察到的f(t)的概率密度值作为纵坐标，概 率密度函数的分布图如图1所示，



结论 通过对CNC故障间时间及其相关联器件 的分析和计算，我们发现CNC系统故障间 时间符合威布尔分布并且已经进入用坏故 障阶段。CNC系统的主要故障是器件的破 损，所以CNC系统制造商应该加强外购元 器件的可靠性设计管理，用户应该培训操 作员维护个人CNC机器工具并且尽量减少 对CNC系统有害的环境影响。
故障分析
通过配置，主流CNC系统以及其相关配件能够被
分成16个子系统，它的软件能分成11个功能模 块，CNC系统的配置和相应配件如图2所示：

首先故障位置分析，对故障位置的时间和频 率的统计可以见表3，通过这些统计数据可以看出， 硬件和软件的故障率为84.85%和15.15%，由此 可知，软件的可靠性远远高于硬件，也就是说硬 件故障是影响CNC系统可靠性的主要因素。如表 3可知，伺服单元时主要故障位置，其故障率为 30.3%，远远高于其他位置，另外比较高的依次 是电气系统，检测单元和电力供应系统，这三个 加起来为33.3%。除此之外其他位置的故障率非 常低，所以加强CNC系统的可靠性的关键是减少 上述4字系统的德故障率。

1.2

分布模式的参数估计
根据经验模式规律，威布尔分布的曲线图将会和 不同曲线参数的计算不同，并且指数分布可以被 认为是一中威布尔分布的特殊情况。所以，我们 假设CNC系统故障间的时间从两个参数上服从威 布尔分布，我们用最小二乘法评估分布模式参数 并且用相关系数法验证。因此，CNC系统故障间 的时间分布规律能够确定。 威布尔分布的概率密度函数和累计分布函数如下：
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Baidu Nhomakorabea
故障原因统计和故障原因种类如表4和表5
所示，从表4可以看出，主要股指因素是元 器件的破损，包括集成电路板，电力电气 设备，其次的因素是开环系统不正确的调 整合参数设置错误。
从故障种类来看，外购的器件的原因有
45.45%，组装CNC系统的故障有21.21%。 我们必须注意的因素是操作者的误操作和 恶劣环境占27.27%，如表5所示，这就需要 厂家加强对操作者的培训和维护好CNC系 统。


改进方法
研究表明复杂机器产品的入（t）能够在其生命周期里通过浴缸曲线描述。同 时分布模式表明故障间的时间瞬时故障率有上升的趋势，这表明CNC系统已 经进入用坏时期。因此CNC系统如果使用了3年，它已经早进入用坏故障阶段 并且MTBF值较低。这表明CNC系统由相关的更短的事故故障时期，而且它的 使用寿命也会受到大大的影响。 通过对CNC系统的故障分析，我们发现大多数故障是因为器件的破损，并且 外购器件占较大的比例。这表明器件的可靠性在设计和生产的时候就已经很 差了，此时CNC系统的可靠性就很难保证了。因此，当可靠性改进设计完成， 器件的控制流程和好的器件应该形式化，标准化以保证可靠性。同时应进行 一系列的测试流程，并且形成批质量保证。对CNC系统可靠性的早期测试应 该在工厂发货前进行，以免遇到早期故障。通过这种方式，突发故障期能延 长而且CNC系统的可靠性也能被改善。 在表4中，我们可以看到不正确使用和维护CNC系统经常导致故障，特别是软 件故障。操作者的参数设置错误占软件故障的60%，还有对硬件的不正确调 整和操作。为了改善人员质量，CNC系统厂家，CNC车床厂家和用户应该合 作培训操作员操作、维护、编程。 主电压波动超过范围和恶劣的环境都会对CNC系统造成伤害，加速老化和减 少器件的寿命。用户应该减少有害的环境影响，如灰尘、高温、潮湿等，这 些都对CNC系统的可靠性有何大影响，同时，用户应该经常维护好机器以延 长CNC系统的服务寿命推迟用坏故障时期的到来。

CNC系统的可靠性，CNC机器工具的核心， 直接影响着整个机器的的可靠性。已经有一些对 CNC机器工具可靠性的研究，但是当前很少有关 于CNC故障系统的优秀文献出现，目前对时间分 布模式在故障和对可靠性之间的研究—故障平均 时间（MTBF）将会对CNC系统的故障发生规律 有很大的指导作用。加强预防维修时间和执行可 靠性改进设计，是一种受欢迎的CNC系统，它被 CNC车床所采用，它也是本文所要研究的。基于 CNC系统合相应器件的故障数据，这些数据来源 于一年内超过10个采样点的纪录，我们研究了故 障之间的时间分布模型，同时分析了故障并且相 应的改进措施也提出来了。我们希望能对CNC系 统的可靠性设计和风习提供参考。
计算机数控系统中故障模式 和故障分析之间的时间

摘要：为了给CNC系统可靠性改进设计提供基础 理论，需要在车间工作环境下收集一年的某种 CNC系统的故障信息。故障之间的分布模式参数 时间是用最小二乘法和d-testmethod假设试验评 估的，它证明了CNC系统故障之间的时间遵循威 布尔分布，并且系统已经进入了用坏的故障期。 对故障位置和故障原因的深入分析以指出ＣＮＣ 系统的薄弱子系统，主要的故障位置可能是伺服 单元，电气系统，检测单元和电力供应，而主要 的故障原因可能是元器件的断裂。相应的改进措 施也提出来了，本文对制造商的CNC系统可靠性 设计和分析提供了参考，并且用户使用和维护 CNC系统有很大的指导作用。