机床可靠性设计及其指标

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6月19日，我们机械工程及自动化专业全体同学一起去了新国展观看了机床展，我们看到了各种先进的机床和机床工具，比如先进的DMG机床、三维扫描系统，功能强大的机械手臂等。我们开阔了自己的眼界，感叹德国、日本等发达国家制造业和制造设备的发达。除了这些，我们还就各种专业的方面有了一些了解。

可靠性是系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定功能的能力。一个系统、一台设备，无论其如何先进，功能如何全面，精度如何高级如果故障频繁、可靠程度差，不能在规定的时间内可靠地工作，那么它的使用价值就不高，经济效果就不佳。从设计规划、制造安装、使用维护、更新改造到修复报废，可靠性始终是系统和设备的灵魂。可靠性是评定系统和设备好坏的主要目标之一，它体现了产品的耐用和可靠程度。数控机床是现代制造技术的基础装备，其技术水平高低是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志，而数控机床的可靠性是机床质量的关键。

数控机床的可靠性有以下四个指标：平均无故障间隔时间、平均修复时间、固有可用度、精度保持时间。

平均无故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failures）是指对可修复产品，相邻故障工作时间的平均值，是衡量可靠性的重要指标，具体数值在产品标准中给出。平均无故障工作时间能准确反映数控设备正常工作的时间。它是指一次故障发生后，到下次故障发生前无故障间隙工作时间的平均值。

平均修复时间（Mean Time To Repair）又称平均事后维修时间，是从发现故障到机床恢复规定性能所需修复时间的平均值，简称MTTR。它包括确认失效发生所必需的时间、维修所需要的时间、获得配件的时间、维修团队的响应时间、记录所有任务的时间以及将设备重新投入使用的时间。MTTP不仅和产品本身设计相关，而且和使用方法、维修水平、备件策略也密切相关。

固有可用度又称有效度(Availability)，是在规定的使用条件下，机械设备及零部件保持其规定功能的概率，简称A。有效度是评价设备利用率的一项重要指标，也是直接制约设备生产能力的重要因素。

精度保持时间（kT）是数控机床在两班工作制和遵守使用规则的条件下，其精度保持在机床精度标准规定的范围内的时间。

以上4个评定指标中，MTBF侧重于数控机床的无故障性，是最常用的评定指标；MTTR反映了数控机床的维修性，即进行维修的难易程度；固有可用度A综合了反映无故障性和维修性，即有效性；精度保持时间反映了数控机床的耐久性和可靠寿命。

想要达到上述可靠性指标，需要有一定的方法。我们询问站台工作人员，他们站在销售的角度上，对我们说他们的机床都是相当可靠，对我们提出的问题有一些专业的解答。我们综合了各个展台的信息和宣传手册，还有网络上的资料，得出保证可靠性的方法。 （1）高可靠性设计

数控机床主要由信息载体、数控系统、伺服系统和机床本体四部分组成。数控机床的设计可靠性，取决于上述四个部分的设计可靠性，特别是数控系统的设计可靠性。 （2）功能模块化设计 数控系统的模块化设计。根据系统各部分的功能不同，将数控系统分成不同的模块：CPU模块、位置控制模块、存储器模块、PLC模块、接口模块、电源模块、图形显示模块等。根据不同机床的数控功能要求，可选择不同的模块进行组合，在优化、通用化、标准化的原则下，进行功能模块的设计和制造，能大大地提高数控系统的可靠性。

（3）元器件最少化设计 减少元器件的数量，也就减少了故障发生的机率。设计时要尽量以软件代替硬件来实现

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