Page 127 - 机械自动化设计与制造研究

第三章 数控机床设备维修

国内的可靠性试验研究起步较晚，最初同样是将可靠性试验技术应用于电
子领域，自 70 年代末以来，开展了大量的寿命与可靠性的研究工作。现阶段，
数控机床可靠性试验主要是早期故障试验及现场跟踪试验，前者的目的是激发产
品的早期故障，并采取相应措施消除故障，而后者通过采集现场故障数据，为可
靠性增长及可靠性设计提供数据基础。

（三）数控机床关键功能部件可靠性研究
数控机床属于高新技术产业，而功能部件是高新技术产业里面的单元技术
载体，对数控机床的功能扩展和性能提升起着极为重要的作用。数控机床的功能

部件主要包括数控系统、主轴单元、滚珠丝杠、直线导轨、伺服电机、NC 工作台、
刀库及换刀装置、数控刀架和防护装置等。数控机床关键功能部件作为数控机床
最重要的组成部分之一，其可靠性水平直接影响数控机床整机的可靠性水平。关
键功能部件的可靠性研究与数控机床整机的可靠性研究有很多不同之处，因此不
能照搬整机可靠性设计、评价及增长技术的研究，目前国内外对数控机床关键功

能部件的可靠性研究尚处于起步阶段，仍需投入大量的研究工作。
目前对数控机床及其零部件的可靠性评价多采用平均故障间隔时间、平均
修复时间、固有可用度及精度保持时间等与时间相关的指标来综合评定。吉林大

学的宗立华对数控刀架进行的可靠性研究中增加了平均首次故障时间等评价指
标，更加全面地评价数控刀架的可靠性。在采用传统的可靠性评价指标的同时，
提出了专门针对数控刀架产品的时间评价指标与转位次数相结合的评价指标。
由于数控刀架故障的产生与其转位换刀过程有着很大的联系，而在实际工作过
程中，刀架并不是一直处于转位工作状态，便提出进行关于转位次数的评价指标，

即在试验过程中对刀架的转位次数进行计数。转位次数评价指标可以准确地评
定数控刀架的可靠性，对数控刀架的可靠性评价具有非常重要的意义。加工中
心自动换刀系统作为数控机床关键功能部件之一，其可靠性水平直接影响着整机

的可靠性水平。
吉林大学的许彬彬、杨兆军等人对大连机床厂生产的圆盘式刀库进行了自
动换刀系统的可靠性试验。传统的加工中心可靠性现场试验具有试验周期长、试
验无法再现的缺点，为了克服可靠性现场试验的缺点，研制了加工中心自动换刀
系统可靠性试验台，引入加工中心自动换刀系统的可靠性实验室试验。通过计算

机和 PLC 的控制，实现自动换刀系统的换刀工作。实验室试验证明了自动换刀

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