0 前言
加工中心是一種自動化程度較高、加工復雜零部件的先進生產設備,在現代加工制造業中處于領先地位。隨著加工制造業對加工設備自動化程度要求的提高,機床發生故障的概率也隨之變動,而可靠性問題是機床發展需首要解決的問題,因此,對于提升或改善機床可靠性的研究是有必要的[1-2]。
故障模式、影響及危害性分析 ( FMECA) 是傳統的機床故障分析法,然而根據故障模式的影響數 值,描述故障模式對零部件造成的損傷概率具有片面 性的現象。為了科學、全面的考慮加工中心發生故障 的隨機性與模糊性,采用模糊綜合評判法進行了分 析,并應用 Matlab 軟件對主軸系統的故障數據進行了分析,根據得到的可靠性指標對該加工中心主軸系統進行了可靠性評價。以國外生產的 SIRIUS-850 型加工中心為研究對象,圖 1 為 SIRIUS-850 型加工中心的外觀,其特點是配有 FANUC-18iMB 數控系統, 高速、超精密整體式主軸 ( 電機內裝式) 結構,主軸最高轉速可達 12 000 r / min。
1 主軸系統的故障模式及危害度分析
1. 1 主軸系統的故障數據
采用現場定時截尾實驗法采集故障數據,記錄
161 臺同型號加工中心歷時 7 年實際生產過程中發生的故障,剔除無效數據。并對其整理分析,制成子系統故障頻率排序表,如表 1 所示。
由表 1 可知: 主軸系統故障頻率 (24. 0%) 在所有子系統中居于首位,其次為進給系統 (21. 0%) 和防護系統 (12. 6%)。
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4 結束語
首先,通過對主軸系統故障的頻次分析,得出主 軸系統的首要故障模式是主軸冷卻循環系統異常,達 到了 0. 73 次/10 000 h,說明了該主軸系統質量較好。然后,對各子系統進行了危害度分析,得出主軸系統 排在了第三位。為了充分考慮加工中心主軸系統發生 故障的隨機性與模糊性,采用模糊綜合評判法進行了 危害度分析,結果顯示主軸系統排到了第一位。最 后,通過對主軸系統首次故障時間進行了參數估計與 檢驗,得到主軸系統首次故障時間服從二參數威布爾 分布模型,求得可靠性指標 MTTFF 值為 3 143. 88 h,其指標值表明: 該加工心主軸系統的平均首次故障時間遠遠的超過國產數控機床可靠性指標的最高值。因此,可以認為國內加工中心主軸系統的可靠性水平具有很大的提升空間,應當在一定的時間內對國內加工中心主軸系統的可靠性進行科學的、全面的研究。
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