数控系统故障树分析法.docVIP

第一章 绪论 1.1 引言 人类已经进入了 2l 世纪，我国也加入了世界贸易组织，世界经济正向全球一体化的方向发展，“世界工厂”向发展中国家转移，已是不可阻挡的大趋势，伴随而来的机床消费市场的迁徙，主导了世界机床制造业的再一次整合与重组。不可否认，中国制造的崛起所点燃的激情，正在深刻地影响着世界机床制造业的新一轮战略布局。当今世界，市场竞争越演越烈，在市场竞争的五大要素：品种、质量、价格、服务和交货期中，决定竞争胜负的要素是质量[1] 。国内市场已日益走上国际化的道路，产品的旧与新的较量，不仅局限于国内市场。为能在市场中求得生存，企业竞争的一个明显特征就是基于全球化市场、以知识为基础的产品竞争，而新技术、新产品以及整个市场从出现到消亡的周期越来越短。如何以更低的价格、更好的质量，及时的将产品推向市场、赢得竞争，是制造业的主要目标[2] 。 1.2 论文选题背景 振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，而数控机床已成为机床工业的代名词[3]。随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标。 随着FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床的通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出了更高的要求。随着微电子计算机技术的发展，数控系统性能日臻完善，数控技术应用领域日益扩大。数控机床正在不断采用新技术，朝着高速度化、高精度化、多功能化、智能化、系统化等方向发展, 因而对数控机床的可靠性要求越来越高。在实际使用中，由于设计、制造、使用等因素引起的故障不断发生，而数控系统是数控机床的核心部分，因此对数控系统进行故障分析是十分必要的，故障分析也是对数控机床可靠性评估的重要内容之一[4-8]。 1.3 论文选题的目的与意义 科学技术，特别是信息技术的飞速发展，促进了世界经济一体化的形成。市场的竞争，实质上是技术和质量的竞争。在全球化的竞争中，稳定的产品质量是企业信誉的保证，是企业赖以生存的重要因素之一。企业质量工作最终体现是产品实物质量和企业质量信誉的提高，而产品可靠性又是实物质量的核心体现[9]。 数控系统的故障分析，是数控机床可靠性研究的重要内容，也是其可靠性增长的重要环节。只有深入、准确、系统地对数控系统进行故障分析，才能找出产生故障的原因，进而提出改进措施，提高其可靠性。因此，开展数控系统的可靠性研究势在必行。 日本FANUC公司是世界从事数控产品生产最早、产品市场占有率最大、最有影响的数控类产品开发、制造厂家之一。该公司自20世纪50年代开始生产数控产品以来，至今已开发、生产了数十个系列的控制系统。FANUC 0i系统FANUC公司20世纪80年代中、后期开发的产品，是FANUC代表性产品之一。产品在全世界机床行业得到了广泛的应用，是中国市场上销售量最大的一种系统。本论文将深入地剖析FANUC 0i系列数控系统故障，具有较大的现实意义。 通过对FANUC 0i系列数控系统故障进行故障树分析（FTA）FTA 具有很大的灵活性，全面分析FANUC 0i系列数控系统故障状态的原因，不仅可以分析某些元器件、零部件故障对数控系统的影响，还可以对导致这些部件故障的特殊原因(例如环境的、甚至人为的原因)进行分析，予以统一考虑。它表达数控系统内在联系，并指出元器件、零部件故障与系统故障之间的逻辑关系，找出数控系统的薄弱环节，同时弄清各种潜在因素对故障发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析的过程中就被发现和解决了，从而提高了数控系统的可靠性。 通过故障树分析还可以定量地计算复杂FANUC 0i系列数控系统的故障概率及其他可靠性参数，为改善和评估系统可靠性提供定量数据。因此故障树建成后，它可以清晰地反映系统故障与单元故障的关系，为检测、隔离及排除故障提供指导。对不曾参与数控系统设计的管理和维修人员来说，故障树相当于一个形象的管理、维修指南，因此对培训使用数控系统的人员更有意义。 1.4 故障分析技术综述 1.4.1 可靠性及维修性与故障分析的关系 从系统的观点来看，故障包括两层含义：一是机械系统偏离正常功能，通过参数调节，或零部件修复又可恢复到正常功能；二是功能失效，是指系统连续偏离正常功能，且其程度不断加剧，使机械及其基本功能不能保证，则称之为失效（Failure）(MTBF: Mean Time Between Failure),而提高维修性就是要缩短产品停机检修时间,即平均修复时间(MTTR: Mean Time To Repair)。二者综合起来，能表示修复产品在某一时间域内能维持其规定功能的属性即有效性A[13]，则 1.4.2 故障分析方法 在可靠性工程学、安全工程学中，故障模式、影响及危