数控机床可靠性早已引起国内外机床界人士的关注。上个世纪70年代苏联机床研究 的权威机构“金属切削机床科学试验研究院”(3HHMC)的一些国际著名的机床学者对机 床可靠性展开了深入研究,A.C.普罗尼柯夫教授在机床寿命方面作了突出贡献,运用参数 故障模型和用蒙特卡罗法对机床做出了参数可靠性预测[5]。生产实践表明,数控机床的故 障多表现为功能性故障,精度预报对急需解决的多发故障效果并不明显。
自上世纪80年代以来,英美国家在数控机床领域展开了现场故障数据的统计分析、 可靠性设计以及探讨维修策略等研究[7_13]。近年来,有学者采用数据处理成组方法评估性 能指标[14],对柔性制造系统进行了可靠性分析,也有研究通过专家决策模型的参数估计, 分析了数控机床的可靠性和维修性。总的来看,数控机床研究的分散性和局部性特征十分 明显,对数控机床产品可靠性尚缺少更为透彻而全面的研究。
日本在家电、汽车等民用行业的可靠性上取得了较大研究成果,研究者以故障诊断为 切入点,找到故障原因,并就如何采取具体措施提出了改进建议[17],在可靠性研究方面取 得了重要进展[18],并将故障模式、影响分析(FMEA)技术成功地引入到机械产品的设计和 制造工艺中。
从国内来看,吉林大学数控装备可信性研究所先后与机床行业中沈阳机床集团、北京 第一机床厂等多家数控机床骨干企业合作开展了可靠性技术研究,通过对国产和进口数控 机床长期现场跟踪,收集了大量现场故障数据[19],进行了可靠性评估[2()_21],并结合现场故 障提出了故障模式影响及危害性分析[22]。研究所先后与十多家机床企业的工程技术人员共 同实施故障纠正[23_24],增加了国产数控机床的可靠性[24]。2009年以来,在国家“高档数控 机床与基础制造装备”科技重大专项支持下,吉林大学、重庆大学、西安交通大学、东北大 学、北京科技大学、电子科技大学、西安理工大学等高校都进行了数控机床及其功能部件 的可靠性研究[25_3()]并取得了重要进展。相关研究表明,国内数控机床的可靠性水平与进 口机床的差距仍然十分明显[31]。
从国内外数控机床可靠性研究现状来看,可靠性应用技术研究比较多见,系统性的基 础研究以及基础研究和应用研究相结合的成果较少,因此从机床市场用户对可用性的需求 信息挖掘出发,将QFD思想和方法论引入加工中心可用性保障工程的研究实践,并提出 CNC加工中心可用性功能展开和构建可用性屋、以弥补学界研究不足,满足广大机床可用性需 求,正是本项研究主旨所在。
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