一种数控车床故障诊断方法

摘要：在数控车床生产运行中，经常会遇见一些由于系统零部件出现问题或者系统薄弱环节出现错误所引发的故障，给车床的顺利生产带来较大的阻碍。因此，快速找出故障所在，缩减维修时间，让设备在最短时间重新投入生产就显得非常重要。本文中作者从研究数控机床可靠性增长技术的角度出发，提出了一种数控车床故障的诊断方法，即利用MTBF值诊断法对于数控机床进行故障诊断与故障分析，根据其在运行中跟踪采集的故障数据，对数控车床进行可靠性分析并且对于车床可靠性指标进行计算，推断车床故障模式、影响和危害度，分析故障频发机理，找寻产品薄弱环节并加以改进。

关键字：数控车床；故障诊断；可靠性

引言

数控车床作为现代制造工艺技术的基础性设备，其质量的好坏以及运行的可靠性水平的高低体现着一个国家先进制造工艺的发展水平。随着现代社会先进制造工艺的发展，对于数控车床的要求也不断提高，不仅需要具备优越的性能以及高度的自动化水平，更要求其具

被可靠的稳定性，可靠性技术的研究发展离不开大量的可靠性信息做为其基础。只有通过真实可靠的数据分析才能验证理论的正确性，因此，可靠性信息是建立可靠性工程理论，以及开展可靠性技术研究的前提。

一、数控车床数据统计分析

可靠性分析需要建立于大量的可靠性数据之上，产品的可靠性试验、故障分析、可靠性设计及使用、维修都离不开可靠性信息。可靠性数据有利于更精确更方便的计算产品的可靠性指标，因此对于数据的记载与保存必须要按照要求进行，以防止出现数据丢失与数据遗漏的现象。鉴于此，借鉴于现代数控车床可靠性理论研究成果以及与此问题相关的数理统计知识，编制了一套用于统计数据的数控机床数据统计分析系统，其统计信息主要包括曲线拟合、参数估计、假设检验、描述统计、区间估计五个方面。

二、数控车床可靠性分析方法与故障诊断方法

可靠性数据分析问题贯穿整个产品的使用寿命周期。所以可靠性试验技术和可靠性数据的收集与分析都是很重要的。

（一）故障模式、故障影响和故障的致命度分析。本文中采用FMECA法对于S3 -242 /244数控车床进行故障分析。首先找到数控车床中发生故障的具体部位，故障的类型和可能导致故障的原因，对于故障车床的故障情况有大致的了解，然后逐个排查，寻找对于车床的可靠性影响最大的故障类型对于故障发生较为频繁的零部件，要进行深入的故障原因分析，通过此类分析寻找车床在设计中所存在的薄弱环节并反馈给生产设计单位，以加强改进，提高该类型车床的运行可靠性。致命性分析指的是建立于故障模式及其影响分析基础之上，对于故障所带来影响的后果进行定量化分析的关键步骤。致命性分析的目的在于依据各个故障模式的严重度、严重级别以及故障发生概率等因素的综合影响来确定并分析故障模式，以便于系统地对于故障模式所带来的影响进行评价。

部件损毁所造成的致命度可以作为对于部件发生故障之后后果所造成危害程度的综合评定指标。它可以完整的映射出当个别子系统故障时，对于整台数控车床的性能、功能、周围环境以及操作人员人身安全所造成的影响程度。通过对于车床的致命性分析，可以得到影响S3 -242 /244型数控车床可靠性的各类因素以及关键部件，进而抓住产品生产中的薄弱环节，有针对性地进行改进，提高车床稳定性。

（二）可靠性指标评价。在经过数控车床数据统计分析系统的各种假设、参数估计与假设检验之后，在此处采用MTBF的点估计作为计算手段。MTBF的区间估计，顾名思义，是一个通过故障数据推理得到可靠性特征量MTBF，并以此为基础所建立的置信区间。

对于那些虽然在生产中有可能造成一定损害，但是仍旧具有可修复性的产品。除了要考虑其可靠性外，还必须对其维修性加以考虑。有些产品虽然性状很稳定，不易发生故障，可是一旦出现故障，则需要很长时间的事件对其进行修复，因此有可能长时间的处于维修状态，设备利用率很低。因此，在对产品进行选择时，不仅要关注其性能的稳定性，是否易于损坏，还要注意其是否利与维修，维修时间的长短。产品的平均维修时间，即维修时间数学期望值，可以作为选择产品的相关参考数据。

三、数控车床可靠性增长技术的实施

产品的可靠性，由最初产品设计方案所决定，并且通过产品的制造过程所实现。由于新技术的不断融入，产品的不断更新换代，产品结构的繁复性也在不断增加。产品的生产设计亦需要一个不断深化、不断改进、不断完善的过程。一些产品的早期样品，在进行试验或者运行的过程中因为存在很多的设计以及工艺类缺陷，需要逐步的、有计划的进行技术改造，或是采取相关的工艺手段以消除产品故障模式，最终提高产品可靠性技术水平，满足产品使用要求。

现而今，产品的可靠性增长已经被作为产品可靠性工程中极其重要一个组成部分。在产品研发、生产等具有决定性影响力的寿命阶段中。只有通过产品的可靠性增长技术进行产品分析与管理，进行工程修正，才能切实将各类型的可靠性活动连接成为一个整体，并且贯穿整个产品的寿命过程。大量实践结果表明，利用产品可靠性增长技术进行产品研发生产试验、分析与管理，以提高产品性能可靠性，可以有效地节约产品研发经费并且缩短产品研发周期。除此之外，对于那些需要通过可靠性试验进行可靠性评定的产品，如果在研发或者生产中已经成功的实现了对于可靠性增长技术的应用，并且由此获得完整的使用数据，就可将其用于评定或是验证该产品性能的可靠性。

（一）数控车床早期故障试验、分析与解决措施。由于各类产品的结构有所不同，因此其所发生故障的故障模式也是各种各样的，在产品使用遇到故障时，我们可以根据产品早期的故障模式，对于产品早期故障机理进行研究，并且提出对应的改进措施。大量数据显示，数控车床的早期故障如果不能及时被避免，多数会被带到用户中，具体表现为在操作运行初期就故障发生频繁、故障率很高，成为了影响当前国产数控机床使用性能的重要因素。为在出厂前就使数控车床充分暴露缺陷，并提早排除其所潜在的早期故障，使产品出厂后的故障率保持平稳，多数厂家会在出厂前对于产品进行早期故障试验，以确保产品性能的稳定性。

四、结论

本文中通过对数控车床进行故障模式、故障影响以及故障致命度分析，介绍了一种对于S3 -242 /244型数控车床各故障部位、模式、引发原因的比率进行判断并计算的故障处理方法对于数控车床各类故障引发的机理进行分析，从中找出产品生产中的薄弱环节并反馈于生产厂家，对此进行有针对性的改进，以减少产品投入使用之后的维修时间，提高车床工作效率，降低工艺生产成本，为工作进度的稳定有序提供了技术保障。

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