数控机床运行可靠性控制技术研究

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1、数控机床运行可靠性控制技术研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：唐贤进指导教师：张根保教授学业：机械制造及其自动化学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一一年四月ResearchontheControlTechnologyofOperationReliabilityofNCMachineToolsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByTangX

2、ianjinSupervisedbyProf.ZhangGenbaoMajor:MechanicalManufacturing&AutomationCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2011中文摘要摘要长期以来，我国制造的数控机床主要局限于中低端产品，高档数控机床产品基本上都依赖进口。原因是多方面的，除了设计水平低、整机制造能力差、关键功能部件的制造水平低外，主要原因还是机床的可靠性水平比较差。据统计，我

3、国中高档数控机床的平均无故障工作时间值大约在500小时左右，而国外高水平数控机床的MTBF值一般在1000小时以上，差距非常大，严重制约了我国高档数控机床的发展。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，本文以数控机床运行可靠性为出发点，对影响数控机床运行可靠性的关键因素进行了论述，设计和开发了数控机床运行可靠性监控系统，为保障数控机床运行可靠性提供了可操作平台，同时为我国数控机床可靠性的提高打下了坚实的基础。首先从影响数控机床运行可靠性的三个关键因素（维修保养活动、运行状态参数、工作环境

4、因素）入手，对机床运行可靠性的影响机理进行了研究。在结合对机床用户的调研数据基础上，阐述了维修保养活动、运行状态参数与工作环境因素对机床运行可靠性的重要性并提出了相应的保障措施。然后在基于可靠性分析的前提下，对数控机床维修保养活动进行了重点研究。在对比传统故障频次主次图方法的基础上，提出了应用故障占比方法建立数控机床维修保养项的重要度模型。该模型不仅考虑了零部件的故障频次的高低，还考虑了该零部件在整机中的可靠性影响程度，能客观地反映出机床零部件维修保养项的重要程度，用户便可以视现场情况做出判断是否立即采取维修保养措

5、施，避免由停机而造成经济上的损失。同时，在故障数据分析的基础上，以两重威布尔分段函数建立了数控机床基于状态监测的维修保养决策模型，该模型不仅能科学地反映故障率随时间的变化规律，还能为维修保养活动提供真实可信的监测数据。并分别以国产某型号卧式加工中心的液压系统和托盘交换装置为例，对上述的建模技术进行了案例分析。最后，基于上述理论分析，综合运用检测、电子、计算机等技术在SINUMERIK840D数控系统上设计与开发了数控机床运行可靠性监控系统。该系统包括维修保养监控系统和运行条件监控系统，详细介绍了开机界面和监控系统的

6、设计和开发的实现过程，为保障数控机床的运行可靠性提供了可操作的平台。并将该系统应用到了THM6380卧式加工中心上，通过该系统和机床的正常有效运行表明该系统I重庆大学硕士学位论文不仅可以有效地减少数控机床的故障，提高数控机床的可靠性，还为保障数控机床的运行可靠性提供了可操作的平台。关键词：数控机床，运行可靠性，维修保养，运行状态，环境因素II英文摘要ABSTRACTSofar,CNMachineToolsproducedbyourcountryarelimitedtolowqualityandhighquality

7、productionsbasicallydependonimportation.Thereasonsarevarious,suchaslowlevelofdesign,lowcapacityofmanufacturebothinmachineandkey-functionassembly,amongthemthemostimportantisthelowreliabilityofmachinetools.Bystatistics,theMeanTimeBetweenFailure(MTBF)ofCNMachineT

8、oolsproducedbyourcountryisabout500hours.However,theMTBFofoverseasCNMachineToolsexceed1000hours.So,itrestrictsseriouslythedevelopmentofCNMachineTools.Toimprovethereliabilitylevelofh