加工中心可靠性维修周期的研究_CNC加工中心

前言：

某中小规格的立式加工中心，其t、、、--轴的行程分别为600 mm、400 mm、500 mm。它的主传动采用主轴电动机，同步齿形带结构，三向导轨均采用高速化滚珠丝杠，其传动噪声低。该型加工中心的可靠性不仅与其自身的结构设计、制造、装配等因素有关，还与其

加工条件、生产环境和操作工人的技术水平等因素有关.该加工中心结构和工作条件的复杂性导致其故障模式多样性，使其故障的演变过程有其一定的规律性，

其可维修性也是衡量该产品质量好坏的一个关键指标^w :

由该加工中心的子系统或零部件引发的故障，经过修理后能够使故障排除，并恢复到正常工作的状态，所以该加工中心是一个可修复系统。由于故障发生的部位不同，产生的原因和程度不同，维修人员及使用的维修设备不同，加工中心的修复时间是一个随机变量，修复质量的高低也影响着加工中心的可靠性水平^M。

在工程应用领域，可靠性和维修性结合起来被称为可修复系统的广义可靠度^[5]。可修复系统可靠性特征量主要是首次平均无故障工作时间和平均无故障工作时间、平均修复时间、修复率和系统的有效度M。可维修性是设备本身的一个性能，它包含于产品的可靠性设计中。

如何能合理地确定加工中心的最佳维修周期，给加工中心提供良好的维修，可以改善、维持或提高加工中心正常工作状态，能够最大地发挥加工中心的工作能力，这是笔者所要研究解决的问题。

本研究通过建立加工中心的最值维修周期与有效度之间的数学模型，以确定最值维修周期。

1加工中心常见故障分析

该型立式加工中心常见的故障可分为机械系统故

障和电气系统故障&^()]。

机械系统故障主要有主传动系统故障、进给运动系统故障、刀具自动交换装置故障、液压及润滑系统故障、排屑系统故障等等，这类故障主要发生在CNC加工中心主机的各运动的执行机构上，如主运动系统的主轴、各坐标轴方向的进给运动、自动换刀装置中的刀库及机械手、等等。

对于机械系统故障，一般可通过精心保养和维护来降低故障发生的频率。当故障发生以后，小故障可通过精心调整来解决。对于已磨损或已损坏的零部件，须通过更换零部件的办法来排除故障。

电气系统故障通常分“强电”故障和“弱电”故障。“强电”故障主要指电动机、接触器、继电器、熔断器、行程开关等电器元件及电路方面的故P良“弱电”故障主要指CRT显示器、CNC装置、伺服单元、输入输出装置等方面出现的故障。这部分故障又可分为软件故障和硬件故障，软件故障主要有加工程序出错、运算或动作出错等;硬件故障主要有集成电路芯片、接插件以及外部连接组件等故障。

2发生故障的概率模型

加工中心的可靠度函数值是随着使用时间的增加而逐渐降低的，而发生故障的概率侧是随着使用时间的增加而逐渐增加的。故障率A G)是指使用到某时间尚未发生故障的设备在该时刻后单位时间内发生故障的概率,A〇)是一条件概率^[11]。由于按定义计算A G)是比较困难的，常用平均故障率的观察值予以替代，平均故障率的观察值是指CNC加工中心在规定的考察时间内，故障发生的次数与累积工作时间之比，其数学表达式为：式中_:_A一平均故障率的观察值;w一在规定的考察时间内，CNC加工中心发生故障的次数；^>一在规定的考察时间内，CNC加工中心累积的工作时间。

通过较长时间对多台该型号加工中心的观察与统计，得到平均故障率A与规定的考察时间£的曲线如图1所示。

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结束语：

本研究通过对某型立式加工中心常见故障的类型及原因分析，揭示平均故障率与规定的考察时间之间的变化规律。对于加工中心这类可维修产品，其平均故障率随工作时间的增加而增加，如果适时地采取预

防维修措施，可有效地维持或恢复其完好工作状况。基于可靠性理论,根据预防性维修即事前维修与事后维修的维修间隔时间模型，按有效度最大的原则可计算加工中心的最佳维修周期，这对提高CNC加工中心的维修水平有一定的实践意义。

下一步要深入研究加工中心的定期维护保养策略，尤其是关键部件的故障危害度，以提高加工中心可靠度维修保养的水平。

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加工中心可靠性维修周期的研究

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