摘（zhāi）要: 針對（duì）國（guó）產高速高精密磨床在使（shǐ）用時間故障頻發、精度下降（jiàng）等可靠性問題（tí）。為增強國產高精密磨床的可靠性，提高其MTBF，增強的（de）市場競爭（zhēng）力（lì），對多（duō）台某型國產高精密磨床的故障數據進行了兩年的跟蹤記錄。通過深入分析其在用戶現場的故障數據（jù），找出影響（xiǎng）該型國產（chǎn）磨床整機（jī）可靠性的（de）故障部位（wèi）、模（mó）式及潛在的原因。並對分析結果進行了（le）詳細的（de）統計，得出了該型國產磨床（chuáng）的薄弱環節。針對（duì）薄弱環節提出優化改進措施，並反饋給設計、製（zhì）造、管理等部門，從而提高磨床的整機可靠性及市場競爭力。
   

     0 、引言

  
     高精密立式圓台（tái）磨床可以通（tōng）過一次裝（zhuāng）夾完成零件的內圓、外圓（yuán）、錐麵、端麵等的複合磨削加工，具有高效率、高精度、高柔性、高穩定性等優點 。特別適用於航空（kōng）航天、軍工、風（fēng）電等領域的多品種、小（xiǎo）批量的高精密（mì）零件加工 。
 
     目前國產立式磨床的可靠性差、易（yì）出故障（zhàng），國產磨床（chuáng）在高端機床市場占有（yǒu）率偏低，但國內對高檔立（lì）式磨（mó）床的需求量卻很（hěn）大［3］。對國產某型高精密立（lì）式磨床進行了研究，對其進行可靠性分析，突破該型磨床可靠性的一些關鍵（jiàn）問題（tí），提（tí）高其可靠性水平及市場競（jìng）爭力 。

     1 、高精（jīng）密磨床的故障部位分析

  
     1． 1 高精密磨床故障統計
 
     1． 1． 1 故障部位分析、危害度及風險度分（fèn）析
 
     根據從2012 年1 月1 日到（dào）2013 年12 月30 日對7 台某型高精（jīng）密立式（shì）磨床使用現場收集的（de）故障數據，整理後共得到94 條有效的（de）故障（zhàng）記錄。

     1． 2 高精密磨（mó）床結構特點分析

      圖1 是某型高（gāo）精度立式磨（mó）床的模型圖。

     該（gāi）高精密磨床是立式床（chuáng）身設計，閉式靜壓轉（zhuǎn）台、立磨頭、臥磨頭與X、Y、Z 軸一（yī）起實現五軸聯（lián）動。因其結構複雜（zá），功能（néng）密集，更（gèng）容易發生故障（zhàng）。下麵就對該型磨床進行FMECA ( Failure Mode，Effects and Criticality analysis，故障模式影響及（jí）危害性分析) 。

  
     2 、磨床（chuáng）的故（gù）障模式及危（wēi）害度分析

  
     2． 1 高精密立式磨床子係統構分析
 
     對該型高精密磨床劃分子係（xì）統並定義代碼為: 電氣（qì）子係統H、進給子係統（tǒng）D、磨（mó）削子係統（tǒng）E、液壓子係統L、冷卻子係統G、潤滑子（zǐ）係統W 和CNC 子係統V。通過對該型磨床故障數據的統計分析，並（bìng）按照（zhào）相關公式（shì） ，計（jì）算出（chū）各子係統所發生故障的頻率、危害度（dù）CＲi如表1 所示。

                                        表1 故障（zhàng）次數、頻率及危害度表

     為了更（gèng）加直觀的描（miáo）述該型磨床各子係統（tǒng）的故障（zhàng）頻（pín）率及危害度，根據表1 可畫出磨床各子係統故障頻率及（jí）危害度分布直方圖分別如圖2、圖（tú）3 所（suǒ）示。

                       圖2 子係統故障頻率分布直方圖

                     圖3 子係統（tǒng）故障危害度分布直方（fāng）圖

       2 、故障模式及危害度分析

  
     從FMECA 結果可知該磨床（chuáng）電氣子係統V、進給子（zǐ）係統D、CNC 子係統H 是該磨床可（kě）靠性的薄弱環節。因此應對這（zhè）三個高危害（hài）度子係統進行分析，找出影響磨床（chuáng）子係統可靠性的關鍵（jiàn）因素（sù），分析結果如表2 所示。

      表2 子（zǐ）係統FMECA 表（biǎo）

      根據表2 可繪出影響該高精密磨床的三個高危害度子係統故障模式發生的（de）頻率及危害度分布直（zhí）方圖如圖4、圖5 所示。
   

                                圖（tú）4 故（gù）障模式概率分布直方（fāng）圖

   
       
  
 
                                   圖5 故障模式危（wēi）害度（dù）分布直方圖

       2． 3 高精密磨床的故障原因分析
 

      通（tōng）過前麵的FMECA，得出故障模式（shì）D04、D06、V01、H01 是（shì）影響該型磨床整機可靠性的核心問題，因此應（yīng）對這四個故障（zhàng）模式進一步的（de）分析，找出故障發生的潛在原因，為提出磨床可（kě）靠（kào）性的增長措施提供充分的依據。對該磨床的幾個高危害度的故障（zhàng）模式的原因分析如表3 所示。

                              表3 高危（wēi）害度故障模式及原因（yīn）分析

       3 、提高磨床可靠性的建（jiàn）議與措施
 
 
      為提高磨床（chuáng）的（de）可靠性，必須根據該磨床的結構（gòu）特點、故障模式進行故障（zhàng）分析，找出其薄弱環節及其故障發生原（yuán）因; 提出相應的優（yōu）化改進措施並反饋（kuì）給企業的設計、管（guǎn）理、製（zhì）造裝配和銷售服（fú）務等部門［9］，有效地消（xiāo）除該型磨床的早期故障提高其的可靠性水平和市場競爭力。
 
 
      3． 1 針（zhēn）對轉台不浮起的預防（fáng）措施
 
     ( 1) 及時（shí）清理轉台內部間隙的雜質。
     ( 2) 選擇高（gāo）質量的潤滑油並定時更換潤滑油，采用開環形（xíng）油槽，改善油膜的形（xíng）成。
     ( 3) 對軸（zhóu）承的溫度進（jìn）行實時監（jiān）測，若溫度過（guò）高則擴張冷卻液的長度和（hé）麵積，促進潤滑（huá）油的流動，降低溫度。
     ( 4) 要對軸瓦材料巴（bā）氏合金進行改良，在加熱的軸（zhóu）瓦上塗抹（mò）焊錫（xī）或純錫來控製軸（zhóu）瓦（wǎ）的溫度。
     ( 5) 使用質量好可（kě）靠性高的罩殼防（fáng）止切削液滲漏或泄露。
 
      3． 2 針對主軸抱（bào）死的預防措施
 
     ( 1) 一般動靜壓軸承的（de）軸瓦間隙在0． 008 ～ 0． 025mm 之間，若軸瓦（wǎ）是長式（shì）的，在考慮主軸抱死綜合誤差等因素以後，可取為0． 015 ～ 0． 025 mm［10］。
     ( 2) 控製好主軸（zhóu）轉速使其不（bú）要過高。
     ( 3) 定期檢（jiǎn）查軸瓦間是不是有充足的（de）潤滑油且（qiě）潤滑油應定期更（gèng）換（huàn）。
     ( 4) 對選（xuǎn）用的軸瓦進行（háng）精刮以（yǐ）清除毛刺，確保軸（zhóu）瓦達到規定的尺（chǐ）寸和表麵粗糙度。
     ( 5) 確保軸瓦（wǎ）安裝時已清（qīng）洗幹淨、油內（nèi）沒有髒物。
 
     3． 3 針對CNC 元器件（jiàn）損壞的預防措施
 
     ( 1) 對外購件進（jìn）行采（cǎi）購時要嚴格檢驗控製好元器件的質量。
     ( 2) 根據本文對該型磨床（chuáng）的FMECA 結果對其進行（háng）可靠性設計優化，如降額設計、熱（rè）設計、簡化設計、環境防護設計等（děng），並針對設計不合理的地方給予（yǔ）改進。
     ( 3) 安（ān）裝（zhuāng）過流、過壓、過（guò）載保護（hù）器; 通過數控程序限（xiàn）製主軸轉速使其不（bú）要過高（gāo）。
     ( 4) 對操作和維護人員（yuán）進行數控係（xì）統使用與（yǔ）維護方麵（miàn）的培訓，確保定期的日（rì）常維護（hù），及時發現和消除故障（zhàng）隱患。
 
     3． 4 針對電（diàn）氣係統元器件（jiàn）的預防措施
 
     ( 1) 不能隨（suí）便打開電（diàn）櫃門，必要時可在重要電（diàn）氣上蓋防塵罩; 定（dìng）期對元器（qì）件除塵; 當電器元件上有油汙（wū）時，應及時用（yòng）棉紗擦拭幹淨．
     ( 2) 經常（cháng）檢查電氣（qì）櫃散熱通風裝置，采取冷卻風機對電氣設備進行降溫; 采取通風、局部（bù）隔離等除濕，必要時（shí）可蓋防水罩（zhào）。
     ( 3) 對元器件須定期檢查維護和保（bǎo）養，若發現有破損、老化的趨（qū）勢應及時更換，避免故障的發（fā）生。
     ( 4) 操作人員必須（xū）經過專（zhuān）門的培訓，按說明書的要求使用，嚴格遵循操（cāo）作規程，杜絕人為故障。
     ( 5) 對外購件進行采購時（shí）要嚴格檢驗以控製電氣係統元器件的質量。
 
     3． 5 提高（gāo）磨床可靠性的一些（xiē）措施
 
     ( 1) 提高磨床的可靠（kào）性設計水平，在可靠性（xìng）設計時要求工（gōng）程師主動尋找故障，消除故障隱患。
     ( 2) 做好企業外購件質量評估和（hé）供應商選擇工作，綜合質量與經濟因素選擇最好的供應（yīng）商。
     ( 3) 對製造加工和裝配工人開展可靠性（xìng）培訓，提高磨床的製造和裝配水（shuǐ）平; 簡化製造和裝配過程以減少（shǎo）工藝缺陷。
     ( 4) 建立以可靠性管理為核（hé）心的磨（mó）床質量管（guǎn）理體係（xì），對設計、製（zhì）造、裝配、試驗、售後服務等（děng）進行有效的監管。
     ( 5) 建立磨床的早期故障（zhàng）試驗（yàn）和消除體係。針對該磨床的故（gù）障分析結（jié）果，當樣機試製完成後應對這幾個高危害度子係（xì）統進行可靠性試（shì）驗，消除故障隱患，保證磨床較高的整機可靠性。

  
     4、結束語

  
     通過對該型高精密立式磨床的故障分（fèn）析，得到了電氣子係（xì）統、進給子係統和CNC 子係統是（shì）該型（xíng）磨床可靠性的薄弱部位。通過對磨床進行FMECA，找出其故障發生的原（yuán）因，提（tí）出相應的優化措施反饋給（gěi）企業的設（shè）計、管理（lǐ）等部門，為實現該型立（lì）式磨床的可靠性增長提供了（le）依據，使其達到設計（jì）要求的MTBF，提高國產高精密磨床的市場競爭力。