数控机床故障模式的对比

摘要：数控机床作为顺应时展潮流的高科技含量机器，势必会在机械制造行业内得到广泛推广与应用。但在实际操作过程中，数控机床的运作还是会碰到一些具体的问题，并阻碍后续工作的开展，造成经济财产的不必要损失。本文着眼于这一实际情况，针对国产数控机床的运行故障率明显高于外国产同类机床的现状，对这两大类数控机床展开了现场实验与跟踪分析并对比。通过实验研究，工作人员要总结出两类数控机床不同的故障模式，并且分析出产生这些差异的主要原因，希望能够为自主研发的国产数控机床不断发展提供积极有效的经验。

关键词：数控机床 故障模式 对比 分析

故障模式分析是隶属于机械行业可靠性研究中的一项重要组成部分，它同时也为目标物体设计与改进的提供重要的措施与方法。现有模式下最常见的故障分析方法有两种：功能树结构分析、故障发生频率统计分析。这两种分析方法的运作原理都是根据整机分析，对子系统具体化研究。

一、国产数控机床的故障模式分析

当前在数控机床这一行业方面，其研究存在一些故障与误区。这些都会导致

国产数控机床的发展速度明显低于同类外国产品。因此，工作人员必须及时发现产生这些故障并加以处理分析。具体来说主要步骤有以下几个方面。

(一)现场试验与跟踪。由于现有的国产数控机床大多体形较大、制造成本较昂贵并且运作条件中的不确定因素多，因此许多故障缺陷只有在实际投入使用后才会显现出来。数控机床的可靠性强调的是实际运作中的功能维持性。因此，只有通过现场操作中显现出的故障才能够真实的反映数控机床的缺陷与不足。我国现有技术支持下多采用现场试验与跟踪法对故障信息采集归纳。

这种方式下要求工作人员要针对数控机床的每一轮班班次填写记录表，登记对应机床的运行时间、整体情况，涉及到发生故障的机床要详细说明故障时间、部位、原因等，为后续故障分析工作提供有力佐证。

(二)故障部位具体分析。在实验过程中需要将目标数控机床依照一定的规律划分为各类子系统，统计出其中发生故障现象的子系统与每个子系统的故障频率。将得到的所有数据制成表格进行整体与系统的分析工作。

(三)故障模式的分布。故障或缺陷是通过故障模式来表现的。这是相对于既定的功能、故障产品的一种状态。判定一种故障模式是否值得引起相关工作人员重视的关键在于这种故障会造成的后果与其出现的概率。对数控机床的故障模式分析，同样也是要依据它的故障表现形式与出现概率。对于有研究价值的那一部分故障要深层次的分析。

依据数控机床的结构、功能与表现形式的不同，故障模式可以分为松动型、失调型、堵塞(渗漏)型、功能型、状态型、损坏型、工艺型与其他型。实验过程中需要判定具体故障分属的类目并对其进行具体分析。

(四)故障原因的分析。大多数的故障原因多是按照物理性质来分类的，如元件松动、零配件断裂等。但这种物理原因并不能直观的反映数控机床在设计、制造、检修、装配以及使用过程中潜在的隐患。工作人员经过长期研究发现只有对这一部分国产数控机床按照生命周期来分类，才能够探求到真正潜在的故障隐患。

(五)故障危害度分析。对某一类故障模式所带来的后果与这种模式发生频率的整体性综合考量称为危害度。对故障模式的可靠性分析不仅能够如实的记录每种故障的出现次数与频率，还能够进一步反映出这些故障模式对国产数控机床的危害度。因此，现有技术条件下，工作人员主要将其应用于衡定每一项国产数控机床故障模式危害等级与元部件故障率的综合指标。

其中我们假设零部件x由于故障模式y的作用发生故障，引起这部分零部件发生的故障危害程度为CRxy，那么这三者间的关系可以表述为：CRxy=αxyβxyλxy。工作人员可以根据这一公式从理论上延伸，为整个数控机床故障危害程度研究工作带来便捷。

二、国外数控机床的故障模式分析

近些年以来，随着发达国家科学技术发展更新节奏不断加快，国外数控机床也在不断更新之中。因此也就更容易显现出机器本身存在的缺陷与故障。其中德国研制的数控机床则一直处于世界先进水平。

这两种数控机床常常在实际工作中被应用在同一生产线上，它们工作的连贯性、硬件条件、操作背景甚至使用人员都保持一致。这样可以有效的保证对比分析工作的公平、公正性。

与国产数控机床的故障模式分析一样，国外的数控机床也需要通过现场试验与跟踪、故障模式的分布、故障部位具体分析、故障原因的分析、故障危害度分析这五大方面来进行考量。

三、两大类数控机床的故障模式对比分析

随着科技不断的进步，工作人员对数控机床故障分析方面的工作重视程度也在不断提高，但始终只关注在可靠性方面的评估，有关于故障模式、机理的理论分析工作还不充分，尤其是关于国产数控机床与外国产数控机床的对比研究工作几乎没有记录。因此，工作人员现阶段工作的重心就是选择具有代表性的外国产数控机床与国产数控机床同时进行现场试验与跟踪，通过一定的方式与方法，找到造成国内外数控机床发展不均衡的故障原因，并加以借鉴改正，以促进国产数控机床的健康发展。具体而言，两大类机床的不同点主要体现在这几个方面。

(一)故障模式的不同。我们已经知道故障模式大多可以分为松动型、失调型、堵塞(渗漏)型、功能型、状态型、损坏型、工艺型与其他型这八大类。外国产的数控机床故障模式主要集中在损坏型、功能型、失调型这三种;而国产的数控机床在交付使用者使用之后，这八大类故障模式都会逐渐的显现出来，并且涵盖了数控机床的所有子系统。

(二)故障率的不同。经过长期的现场试验与跟踪，工作人员发现，在数控机床与相同环境中长时间使用时，国产数控机床发生故障的次数与频率都要明显高于外国产数控机床，特别值得注意的是国产数控机床的故障原因中还包含这相当大一部分的人为因素。

(三)造成故障的原因不同。通过对调查研究数据的统计与分析，工作人员发现在众多的故障缺陷中，国外产数控机床的故障原因均为偶发因素;而国产的数控机床则是由外购零配件质量原因、安装调配技术原因、制造设计理念原因造成的。并且这些因素会使早期故障带到用户中，甚至严重影响数控机床制造商的声誉。

总而言之，本文通过对国产数控机床与外国产数控机床在故障模式与危害度方面的影响状况进行了有力的对比与分析，正确揭示了国内外产的两大类数控机床在故障量、故障率、故障分布、故障模式影响以及故障带来的危害度这五大方面的差异，并且及时发现了国产数控机床常见的故障部位与表现形式，指出了国内外产两大类机床故障方面极大差异的产生原因，努力为国产数控机床及时研发相应的改进措施，促进其快速、稳定、健康的发展。

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