數(shù)控系統(tǒng)的可靠性研究
2017-11-29 來源：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 機械工程學(xué)院 作者：常 影
摘 要：針對某機床數(shù)控系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)，從故障部位、故障模式及故障原因進(jìn)行分析，分析該系列數(shù)控系統(tǒng)及其相關(guān)功能部件的薄弱環(huán)節(jié)，最后分析了影響該數(shù)控系統(tǒng)可靠性的主要因素并提出提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性的主要措施。
關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；可靠性；提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性
作為數(shù)控機床的重要中樞來說，數(shù)控系統(tǒng)的質(zhì)量數(shù)控機床整體的運行影響很大。數(shù)控系統(tǒng)可靠性是用戶購買時主要考慮的問題，可靠性的程度對數(shù)控產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。可靠性分析的目的不僅是評價系統(tǒng)及其組成單元的可靠性水平，更重要的是通過分析提高其可靠性。
因此，必須對數(shù)控系統(tǒng)及其組成單元從故障部位、故障模式及故障原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，其所形成的故障分析技術(shù)構(gòu)成了可靠性分析的一項重要內(nèi)容。掌握數(shù)控系統(tǒng)的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，對其關(guān)鍵部件或子系統(tǒng)進(jìn)行深入分析具有重要意義。
因此，文章對數(shù)控系統(tǒng)可靠性進(jìn)行研究并總結(jié)出幾點提高可靠性的措施。
1 、數(shù)控系統(tǒng)的故障分析
故障模式、影響和致命性分析（Failure Mode、Effect andCriticality Analysis，F(xiàn)MECA）是可靠性研究的重要內(nèi)容，也是產(chǎn)品可靠性改進(jìn)設(shè)計的重要方法和措施。
文章將引用數(shù)控系統(tǒng)故障模式、影響及危害度分析（FMECA）中的結(jié)論。
（1）數(shù)控系統(tǒng)故障部位分析。首先對數(shù)控系統(tǒng)的故障部位進(jìn)行了統(tǒng)計分析，各故障部位發(fā)生故障的比例如表 1 所示。
表 1 故障部位發(fā)生故障的比例
從表格統(tǒng)計來看，該型號數(shù)控系統(tǒng)硬件故障為 89.08%，軟件故障比例為 10.92%，說明提高該數(shù)控系統(tǒng)可靠性可以首先提高硬件。從表中可見，進(jìn)給驅(qū)動單元發(fā)生故障概率為40.34%，電源（14.29%）、主板（12.61%）、電氣系統(tǒng)（8.4%），這幾點是主要故障發(fā)生原因，可以通過降低這幾個概率提高可靠性。
（2）數(shù)控系統(tǒng)故障模式及原因分類分析。
對該數(shù)控系統(tǒng)的故障模式進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)生故障的主要模式為元器件損壞，高達(dá)55.46%，這主要包括一些集成電路板、以及電氣、電子器件的損壞。對故障原因進(jìn)行分類如表 2 所示。
表 2 故障原因分類表
從表 2 可以看出，設(shè)計和外購、外協(xié)件發(fā)生故障的比例為58.82%。
其他原因?qū)е碌墓收舷鄬^為分散，但表中由于用戶和環(huán)境的原因而發(fā)生故障的比例為 17.65%，這就要求生產(chǎn)廠商通過提高售后服務(wù)提高可靠性。
2 、數(shù)控系統(tǒng)可靠性分析
（1）數(shù)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。
國內(nèi)外對數(shù)控系統(tǒng)可靠性的研究多從故障數(shù)據(jù)采集入手，在故障數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上提出可靠性改進(jìn)策略。雖然有了很好地效果，但仍可以進(jìn)一步改進(jìn)。文章主要從數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件角度對數(shù)控系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。
（2）數(shù)控系統(tǒng)軟硬件可靠性分析。
可靠性分析建立在對研究對象功能、結(jié)構(gòu)剖析的基礎(chǔ)上。
系統(tǒng)可靠性水平在較大程度上取決于其功能和結(jié)構(gòu)特點，對任何研究對象進(jìn)行可靠性研究，深入了解其可靠性結(jié)構(gòu)、分析其可靠性水平現(xiàn)狀，為可靠性設(shè)計、增長技術(shù)決策等做鋪墊，是可靠性研究不可或缺的內(nèi)容。
產(chǎn)品設(shè)計在很大程度上決定其可靠性水平，將可靠性納入到系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)階段考慮，是達(dá)到最終可靠性指標(biāo)的必要措施。
（3）數(shù)控系統(tǒng)可靠性增長研究。
系統(tǒng)產(chǎn)品在原始設(shè)計階段的技術(shù)成熟程度有限，存在設(shè)計、材料、工藝等多方面缺陷，不能滿足預(yù)期的可靠性指標(biāo)。可靠性增長，是為了消除這種滋生故障的潛在危險而實施的、以提高系統(tǒng)可靠性水平為目的的一系列改進(jìn)措施。
在考慮軟硬件可靠性增長差異的基礎(chǔ)上，有必要兼顧軟硬件不同增長特點，建立適應(yīng)系統(tǒng)增長特性的軟硬件綜合可靠性增長模型。可以快速地掌握影響可靠性信息以便及時反饋給制造商。
3 、提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性的措施
較早的措施是在數(shù)控系統(tǒng)未正式工作之前，生產(chǎn)廠商通過可靠性實驗來盡可能避免故障的發(fā)生。
3.1 數(shù)控系統(tǒng)硬件的改進(jìn)措施
（1）從表 2 中不難看出，因為設(shè)計原因而發(fā)生的故障概率為 34.45%，所以主要改進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計。
（2）從表中還能看到，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障的另一個主要原因是零件損壞，所以要保證零件的質(zhì)量可以降低故障率。
（3）還有一個主要的原因是，由于使用者和維護(hù)者缺乏相關(guān)的培訓(xùn)而發(fā)生故障。
（4）數(shù)控系統(tǒng)故障還涉及到兩個因素，制造和裝配過程操作不當(dāng)也會導(dǎo)致故障發(fā)生，所以應(yīng)該保證在每一個環(huán)節(jié)都是正常運轉(zhuǎn)的。
3.2 數(shù)控系統(tǒng)軟件的改進(jìn)措施
為了方便維護(hù)，應(yīng)該建立軟件可靠性保證體系，對開發(fā)的數(shù)控軟件要進(jìn)行可靠性論證，要考慮軟件的容錯、避錯措施，制定軟件的可靠性考核辦法，以便有效提高軟件的可靠性。
4 、結(jié)語
文章通過對數(shù)控系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析，分析出數(shù)控系統(tǒng)的可靠性因素，找到降低故障發(fā)生率的措施并實施，從而提高了產(chǎn)品的可靠性并且降低了生產(chǎn)成本，增強企業(yè)的競爭力
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