以可靠性为中心的数控机床维修决策技术研究

摘要

长期以来，国产数控机床主要集中在中低端产品，高档数控机床产品依赖进口。原因是多方面的，除了整机设计水平低、制造能力差、关键功能部件的制造水平低外，机床可靠性水平差也是一个重要原因。据报道，我国中高档数控机床的平均无故障工作时间(MTBF)只有500小时左右，而进口高端数控机床的MTBF值一般在2000小时以上，差距非常大，严重影响了用户对国产数控机床的信心。而数控机床的可靠性除了与数控机床的设计、制造有关外(两者共同决定了数控机床的固有可靠性)，还受数控机床的日常使用习惯、维修保养情况的影响。国产数控机床用户一直未能形成一个良好的机床维修习惯，这不仅与用户的敬业水平有关，更重要的原因是国产数控机床厂家很少对数控机床的维修进行系统研究，未能形成一套行之有效的维修决策方法。为了尽快提高国产数控机床的可靠性水平，并结合国家重大专项项目的研究，本文以提高数控机床使用过程中维修质量为出发点，将RCM理论引入到数控机床维修决策中，形成一套数控机床维修决策方法。同时为了更好的、更有针对性的控制数控机床的维修活动，设计和开发了数控机床在线维修决策系统，为保障数控机床的运行可靠性提供可操作平台。
　　 首先从故障及维修理论入手，研究了复杂机电产品故障及维修活动的特点，指出了复杂机电产品故障率的六种基本形式以及维修工作的基本类型，并针对每种维修工作类型，定性的研究其对复杂机电产品可靠性的影响。
　　 然后将以可靠性为中心的维修决策(RCM)理论应用到数控机床维修决策中，将数控机床维修决策过程分为收集信息、确定重要功能单元、FMEA分析、维修方式决策、综合形成大纲等几个步骤，针对每个步骤中的关键难点问题，分别建立数学模型，为维修决策定量化研究提供工具。
　　 最后，基于上述理论，针对两种不同类型的数控系统，分别开发数控机床在线维修决策系统。该系统嵌入到数控机床上，自动记录数控机床故障及维修情况，并通过传感器在线监测数控机床运行状态，根据上述信息，自主进行维修决策，实现数控机床维修决策的自动化。