數控系統的可靠性研究

常影（吉林農業科技學院機械工程學院，吉林吉林　132101）

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數控系統的可靠性研究

常影
（吉林農業科技學院機械工程學院，吉林吉林132101）

摘要：針對某機床數控系統的故障數據，從故障部位、故障模式及故障原因進行分析，分析該系列數控系統及其相關功能部件的薄弱環節，最后分析了影響該數控系統可靠性的主要因素并提出提高數控系統可靠性的主要措施。

關鍵詞：數控系統；可靠性；提高數控系統可靠性

作為數控機床的重要中樞來說，數控系統的質量數控機床整體的運行影響很大。數控系統可靠性是用戶購買時主要考慮的問題，可靠性的程度對數控產業至關重要。可靠性分析的目的不僅是評價系統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，必須對數控系統及其組成單元從故障部位、故障模式及故障原因進行詳細的分析，其所形成的故障分析技術構成了可靠性分析的一項重要內容。掌握數控系統的可靠性薄弱環節，對其關鍵部件或子系統進行深入分析具有重要意義。因此，文章對數控系統可靠性進行研究并總結出幾點提高可靠性的措施。

1　數控系統的故障分析

故障模式、影響和致命性分析（Failure Mode、Effect and Criticality Analysis，FMECA）是可靠性研究的重要內容，也是產品可靠性改進設計的重要方法和措施。文章將引用數控系統故障模式、影響及危害度分析（FMECA）中的結論。

（1）數控系統故障部位分析。首先對數控系統的故障部位進行了統計分析，各故障部位發生故障的比例如表1所示。

表1　故障部位發生故障的比例

從表格統計來看，該型號數控系統硬件故障為89.08%，軟件故障比例為10.92%，說明提高該數控系統可靠性可以首先提高硬件。從表中可見，進給驅動單元發生故障概率為40.34%，電源（14.29%）、主板（12.61%）、電氣系統（8.4%），這幾點是主要故障發生原因，可以通過降低這幾個概率提高可靠性。

（2）數控系統故障模式及原因分類分析。對該數控系統的故障模式進行統計，發生故障的主要模式為元器件損壞，高達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，設計和外購、外協件發生故障的比例為58.82%。其他原因導致的故障相對較為分散，但表中由于用戶和環境的原因而發生故障的比例為17.65%，這就要求生產廠商通過提高售后服務提高可靠性。

2　數控系統可靠性分析

（1）數控系統的研究現狀。國內外對數控系統可靠性的研究多從故障數據采集入手，在故障數據分析的基礎上提出可靠性改進策略。雖然有了很好地效果，但仍可以進一步改進。文章主要從數控系統的軟硬件角度對數控系統的可靠性進行分析。

（2）數控系統軟硬件可靠性分析。可靠性分析建立在對研究對象功能、結構剖析的基礎上。系統可靠性水平在較大程度上取決于其功能和結構特點，對任何研究對象進行可靠性研究，深入了解其可靠性結構、分析其可靠性水平現狀，為可靠性設計、增長技術決策等做鋪墊，是可靠性研究不可或缺的內容。產品設計在很大程度上決定其可靠性水平，將可靠性納入到系統產品開發階段考慮，是達到最終可靠性指標的必要措施。

（3）數控系統可靠性增長研究。系統產品在原始設計階段的技術成熟程度有限，存在設計、材料、工藝等多方面缺陷，不能滿足預期的可靠性指標。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、以提高系統可靠性水平為目的的一系列改進措施。在考慮軟硬件可靠性增長差異的基礎上，有必要兼顧軟硬件不同增長特點，建立適應系統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　提高數控系統可靠性的措施

較早的措施是在數控系統未正式工作之前，生產廠商通過可靠性實驗來盡可能避免故障的發生。

3.1數控系統硬件的改進措施

（1）從表2中不難看出，因為設計原因而發生的故障概率為34.45%，所以主要改進數控系統的設計。

（2）從表中還能看到，數控系統發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，由于使用者和維護者缺乏相關的培訓而發生故障。

（4）數控系統故障還涉及到兩個因素，制造和裝配過程操作不當也會導致故障發生，所以應該保證在每一個環節都是正常運轉的。

3.2數控系統軟件的改進措施

為了方便維護，應該建立軟件可靠性保證體系，對開發的數控軟件要進行可靠性論證，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　結語

文章通過對數控系統的故障進行分析，分析出數控系統的可靠性因素，找到降低故障發生率的措施并實施，從而提高了產品的可靠性并且降低了生產成本，增強企業的競爭力。

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Research on Reliability of CNC System

CHANG Ying
（School of Mechanical Engineering，Jilin Agriculture and Technology College，Jilin，Jilin 132101，China）

Abstract:In view of the failure data of a CNCsystem，analysis is made from the fault location，fault modes and fault reason，the weak link in the series of CNC system and its correlative components are analyzed，finally，the main factors that affect the reliability of CNC system are analyzed and the main measures to improve the reliability of CNC system are put forward.

Key words:CNC system；reliability；improving NC system reliability

中圖分類號：TG659.1

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0067-02

收稿日期：2016-04-28

作者簡介：常影（1988-），女，吉林長春人，助教，主要研究方向：模具設計、數控加工及逆向建模等。