基于FMECA的數控車床刀架故障分析

董學文 王春霞

（1.天津職業技術師范大學 機械工程學院，中國 天津 300222；2.天津職業技術師范大學附屬技師學院，中國 天津300222）

隨著我國社會經濟的不斷發展，裝備制造業水平不斷提高，數控機床得到了越來越廣泛的應用。隨著數控機床使用時間的增加，由于機床可靠性等方面的問題，不可避免的會產生各種故障。如何快速準確的找出故障，并進行維修是提高機床使用效率不或缺的手段。下面以某國產數控車床刀架故障實例分析，并通過故障模式、影響及危害性分析（Failure Mode and Effects Criticality Analysis，簡稱 FMECA）分析找出對數控車床影響嚴重的故障，以便指導針對于該類故障的維修與維護。

表1 刀架故障分析

1 數控車床刀架故障分析

對于數控車床刀架常見故障的分析，見表1。

2 數控車床刀架故障FMEA分析

由前面對數控車床刀架故障的分析，了解了刀架的基本組成及各部分的作用及各種故障對加工的影響。下面利用故障模式與影響分析法對表1中描述的刀架故障進行定性分析。刀架的組成及各部分功能見表2。

表2 刀架的組成及各部分的功能

根據嚴酷度的定義對刀架部分進行嚴酷度定義如下：

Ⅰ類：系統失效，對人體造成危害或是對機床造成損傷；Ⅱ類：性能下降嚴重，導致刀架不能工作；Ⅲ類：性能有所下降，導致刀架部分刀位無法換刀，刀架不能正常工作；Ⅳ類：沒影響，對數控車床或刀架運動基本沒有影響，但必須進行非計劃維修。刀架故障的故障模式與影響分析（Fault modes and effect analysis，簡稱 FMEA）見表 3。

表3 刀架故障模式及影響分析（FMEA）

續表3

功能 提供動力 連接刀架電機與絲杠刀架體定位故障模式及原因 電源接反 電源缺相 無電源 損壞 松動或間隙 折斷任務階段與工作模式驅動 驅動 驅動 驅動 驅動 定位故障影響 刀架無法換刀刀架無法換刀刀架無法換刀 無法驅動 反向轉動時有間隙換刀時無法定位故障檢測方法 直觀 直觀 儀表測量 直觀 直觀 直觀補償措施 重新接線 無 無 無 無 無嚴酷度類別ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ

3 故障危害性（CA）分析

參照GJB1391現將故障概率分為五個等級，產品在一個工作期間內發生某一個故障模式的發生概率用Pi表示，產品在該工作期間內總故障概率用P表示，用Pi/P的范圍表示故障概率等級。

A級（經常發生）Pi/P≥20% B級（有時發生）10%≤Pi/P＜20%

C級（偶然發生）1%≤Pi/P＜10% D級（很少發生）0.1%≤Pi/P＜1%

E 級（極少發生）Pi/P＜0.1%[1-2]

危害性矩陣針對分析的所有產品故障，以一種圖解方式識別和比較其故障模危害度及嚴酷度。一般情況下，矩陣中右上角顯示的項目，是應立即采取措施的項目[3]。

4 數控車床刀架故障定性CA分析

對數控車床刀架故障定性CA分析如表4所示。

表4 數控車床刀架故障CA分析

數控車床刀架的危害性矩陣如圖1所示。

圖1 刀架故障危害性矩陣

從數控車床刀架危害性矩陣可以看出，識別號為01、02的故障危害最大，對于這類故障數控機床應盡量避免。

5 結束語

通過利用FMECA對某國產數控車床刀架故障的分析，得到了可能引發刀架故障的故障模式及影響分析FMEA列表和故障定性CA分析列表，并由此為依據獲得該型數控車床刀架故障危害性分析，由此為數控車刀架維護和相關故障維修提供依據及參考。

［1］GJB1391-92故障模式、影響及危害性分析程序[S].國防工業委員會,1993.

［2］解傳寧,戴怡.伺服進給系統的可靠性分析[J].設備管理與維修,2008（11）：11-13.

［3］張海,周志兵.故障模式影響分析技術進展[J].航空制造技術,2007（8）：64-66.