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    提高數控機床可靠性乃重中之重
    臺科數控科技  發布時間:2010/3/30 11:01:39   閱讀:2794 次【 字體:

    今年年初,由工業和信息化部組織實施的“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項正式啟動。
    作為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中十六項重大專項之一,“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項的實施,對于提升我國裝備產業的自主創新能力和競爭力具有重要意義。
     
      為此,周刊特邀吉林大學機械工業數控裝備可靠性技術重點實驗室賈亞洲教授撰寫文章,以期與讀者共同探尋數控機床的可靠性對于實施重大專項的重要意義。
      
    高檔數控機床作為具有高科技含量的現代化“工作母機”,是實現制造技術和裝備制造業現代化的重要基礎裝備,其性能、質量和擁有量是衡量一個國家工業現代化水平、綜合國力的重要標志。
     
    為改變我國機床工業的現狀,實現民族裝備制造業的振興,“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項實施方案經過多次論證,最終將目標落在重點解決我國數控機床與基礎制造裝備行業自主開發能力薄弱,功能部件發展滯后,產品自動化水平低,可靠性、精度保持性差等突出問題上。
     
    可靠性成市場競爭之焦點
     
    高速、高效、高精度、高可靠性,是現代數控機床發展的主要趨勢。目前國內數控機床的研發,主要面向高檔次,追求高速、精密和多軸聯動復合加工等。然而,隨著復合功能的增多和密集型技術的引入,不可靠因素和故障隱患增多,在運轉和使用過程中發生故障的幾率增加,系統一旦發生故障,其先進性能和功能不能維持,降低或失去了使用價值。而且,由于高檔數控裝備復合功能密集,體積龐大,結構復雜,加工工況多變等,使得可靠性問題成為制約國內高檔數控機床發展的主要瓶頸。
     
    我國是世界上數控機床消費的大國,數控機床,特別是高檔數控機床的進口量居高不下。究其原因,產品的可靠性是影響市場占有率的關鍵因素。近些年來,雖然我國機床行業的許多企業與有關高校合作,實施可靠性技術,國產機床的可靠性水平在穩步增長,但與發達國家同類產品相比差距仍然明顯。我國眾多行業的數控機床用戶,不選購國產機床的主要原因就是產品的可靠性不能滿足用戶要求。機床市場的激烈競爭主要是產品可靠性的競爭,能否占領市場是影響我國數控裝備產業存亡和發展的關鍵。
     
    一臺高可靠性的機床可以收到幾臺機床同時運轉的功效,可減少用戶的停機損失和維修費用,減少主機廠售后服務和三包費用,也減少材料、工時和能源的消耗,經濟效益顯著。特別是在進口量不斷增加的形勢下,產品可靠性的提升對國產數控裝備在國際市場競爭中取勝,促進民族工業的發展等方面意義尤為重大。
     
    可靠性是重大專項的戰略決策
     
    目前,國家“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項,正在逐步實施,對數控裝備(數控機床、數控系統和功能部件)的可靠性技術研究以及產品可靠性提升和考核給予高度關注。重大專項中共性技術課題的第一項就是“可靠性設計與性能試驗技術”,其研究目標明確指出:“提供在數控機床、重型裝備、數控系統及功能部件上能付諸應用的可靠性設計方法、試驗分析方法和精度保持措施,在高速、精密數控機床、重型裝備、數控系統及主要功能部件上驗證應用”。在研究內容和考核指標中提出可靠性評價方法和評價指標以及可靠性增長的要求,“使本專項支持的一種或多種數控機床主機平均無故障時間(MTBF)達到900小時”。
     
    同時,重大專項對高檔數控機床產品類課題,要求所研制的成果和樣機,應達到產品化的要求,即得到應用驗證,并在可靠性方面得到提升和考核。課題申報指南中明確要求:“提出提高可靠性的具體方法,建立基本的可靠性試驗手段,消除產品早期故障”。對高檔數控機床主機產品,提出了同樣的可靠性考核目標,機床MTBF達到900小時。
     
    科技重大專項對產品可靠性研究的要求,抓住了當前數控機床行業的要害和急需解決的關鍵技術,是非常正確的戰略決策。高檔數控機床無論如何先進,如果其性能或功能在使用中不能維持,產品就失去“可用”價值,當然就失去了市場競爭力。激烈的市場競爭就是通過滿足用戶要求以直接爭奪用戶的競爭。廣大用戶選購數控機床時,極為關注產品在使用過程中的質量表現,即數控機床的可靠性。要在對外開放的市場競爭中立于不敗之地,必須從提高產品可靠性作為切入點,突出“用戶就是上帝”的觀念。實施重大專項,使所研制的樣機,在可靠性方面得到提升和考核,大幅度提高國產機床可靠性聲望,這是廣大機床用戶的強烈呼聲和國人期待國產機床趕超世界先進水平的迫切愿望。
     
    可靠性要達到世界先進水平
     
    當前國產數控機床可靠性的主要指標MTBF與國外同類產品相比幾乎相差一倍,特別是高檔數控機床的差距更明顯。通過實施重大專項,促使國產高檔數控機床的可靠性水平接近或達到世界先進水平,解決困擾數控機床產業技術發展的工程難題,扭轉國際市場競爭的被動局面,難度很大,任務十分艱巨,可認為是重大專項的重中之重,全行業必須給予高度重視。
     
    首先,數控機床產品的可靠性是使用和現場運行過程中暴露出來的質量屬性,考慮產品使用的時間因素和環境因素,未經使用的產品不能真實評價其可靠性水平。因此,數控機床的MTBF要真正反映產品在生產運行過程中故障間隔的真實情況,這是廣大機床用戶真正關心的產品質量屬性。MTBF不是設計階段的理論計算值或設計估計值,也不能基于不真實數據得出的猜測值,更不能將用于廣告宣傳的MTBF虛假值混淆為機床現場運行的客觀有效值。
     
    其次,要研究和分析作為工作母機的高檔數控機床產品的可靠性特點,明確研發產品現場運行過程可能存在的各種故障隱患。既然數控機床是制造機器的機器,因而具有功能可靠性和參數可靠性的雙重要求。
     
    最后,提高數控機床可靠性,就是減少或避免產品工作過程中所發生的各種故障,因此要依據預研產品或類似產品的多發故障,探尋故障的主要隱患及其影響因素,包括自身設計缺陷,制造工藝和裝配調試水平低下,早期故障沒有在制造廠消除,而是直接帶到用戶中;外購元器件、關鍵功能部件和配套件,質量低劣,未經嚴格測試檢驗和篩選;系統軟件缺陷,受外部干擾使變量被修改,程序丟失,參數錯誤等,軟件缺陷導致故障成為影響系統可靠性的關鍵因素之一;以及人為附加的隱患,主機廠的管理人員或工程技術人員,可靠性意識薄弱或可靠性素質缺乏,在產品研發和生產過程中,由人的主觀因素埋下隱患;當然也可能由于售后服務指導不到位或用戶使用和維護不當,造成人為隱患。
     
    上述表明,數控機床的可靠性涉及到生產廠的設計、制造、裝配、供應和售后服務等廠內各部門,涉及到配套件、外協件的供應廠商,還涉及到機床用戶,這是一項需要多個部門共同努力的系統工程。
     
    實施可靠性設計是實現產品可靠性提升的基礎,但不是可靠性提升方法的全部。特別是國產數控機床,在很多情況下,影響產品可靠性的突出問題,往往是制造過程、裝配過程、配套件和外購件的選用以及早期故障沒有消除等,占發生故障的比例很大。要強調可靠性試驗方法,加強產品制造過程、裝配過程、配套件和外購件的采購以及早期故障消除等過程的可靠性保證措施,實施系統工程,才能最終實現數控機床產品的可靠性提升。

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