數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)定 總則（摘選）

2009-04-13 發(fā)布 2010-01-01 實(shí)施

1 范圍

GB/T 23567的本部分規(guī)定了數(shù)控機(jī)床（以下簡(jiǎn)稱機(jī)床）在進(jìn)行可靠性驗(yàn)證、測(cè)定、評(píng)定時(shí)的故障判定原則、抽樣原則、試驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果評(píng)定的總的要求。

本部分適用于數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的可靠性驗(yàn)證、測(cè)定、鑒定和評(píng)定。

各類數(shù)控機(jī)床可根據(jù)本部分的原則補(bǔ)充編制相應(yīng)的可靠性評(píng)定方法和要求。

2 規(guī)范性引用文件（略）

3 術(shù)語(yǔ)和定義（略）

4 故障判定

4.1 故障的判定原則

4.1.1 如果有若干功能喪失或性能指標(biāo)超過了規(guī)定界限，而且它們是由同一個(gè)原因引起的，則判為機(jī)床只產(chǎn)生一個(gè)故障。

4.1.2 如果有一項(xiàng)功能喪失或性能指標(biāo)超過了規(guī)定界限，而且它是由兩個(gè)或更多獨(dú)立的故障原因引起，則每一個(gè)獨(dú)立的故障均判為機(jī)床的一個(gè)故障。

4.1.3 如果在同一部位多次出現(xiàn)故障模式相同的間歇故障，則只判機(jī)床產(chǎn)生了一個(gè)故障。

4.1.4 故障模式相同，由同一個(gè)原因引起的重復(fù)發(fā)生的故障，則只判機(jī)床產(chǎn)生了一個(gè)故障。

4.2 故障的計(jì)數(shù)原則

4.2.1 計(jì)數(shù)原則

4.2.1.1 在計(jì)算機(jī)床的可靠性指標(biāo)時(shí)，只計(jì)關(guān)聯(lián)故障。

4.2.1.2 發(fā)生一次關(guān)聯(lián)故障或符合4.1 規(guī)定的故障應(yīng)判為一個(gè)故障次數(shù)。

4.2.1.3 停機(jī)監(jiān)測(cè)或試驗(yàn)中止、結(jié)束時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障，應(yīng)計(jì)入故障數(shù)中。

4.2.2 不計(jì)數(shù)原則

4.2.2.1 非關(guān)聯(lián)故障不計(jì)數(shù)，但在考核時(shí)應(yīng)作記錄。非關(guān)聯(lián)故障包括：

a）安裝不當(dāng)引起的故障；

b）誤用故障；

c）誤操作故障；

d）維修不當(dāng)引起的故障；

e）試驗(yàn)裝置故障引起的故障；

f）試驗(yàn)條件超過設(shè)計(jì)規(guī)定所造成的故障；

g）其他外界因素引起的故障。

4.2.2.2 按規(guī)定程序進(jìn)行的預(yù)防性維修不作為故障計(jì)數(shù)，包括：

a）按說明書規(guī)定的易損件的更換或損壞；

b）必要的調(diào)速和調(diào)校。

凡是不符合規(guī)定程序進(jìn)行的任何維修和保養(yǎng)，均作為關(guān)聯(lián)故障計(jì)數(shù)。

4.2.2.3 在規(guī)定考核期截止范圍以外的故障不計(jì)數(shù)。

5 抽樣

5.1 抽樣原則

5.1.1 樣機(jī)應(yīng)具有合格的性能和功能，或具有出廠合格證。

5.1.2 樣機(jī)應(yīng)為新產(chǎn)品或符合正常生產(chǎn)條件下生產(chǎn)的批量產(chǎn)品，并且為近兩年內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品。

5.1.3 樣機(jī)應(yīng)是按正常使用工況使用的產(chǎn)品。

5.1.4 樣機(jī)試驗(yàn)單位應(yīng)具有良好的設(shè)備管理手段。

5.2 抽樣數(shù)量

根據(jù)抽樣原則，在產(chǎn)品中隨機(jī)抽樣。抽樣數(shù)量按表1的規(guī)定。

表1

6 試驗(yàn)方式

6.1 試驗(yàn)方案

6.1.1 機(jī)床可靠性測(cè)定包括試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)兩種方法，兩者可任選其一。

6.1.2 對(duì)于新研制的產(chǎn)品應(yīng)采用試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

6.1.3 采用無(wú)替換的定時(shí)截尾試驗(yàn)方案。

6.2 試驗(yàn)定時(shí)截尾時(shí)間

6.2.1 采用試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)的每臺(tái)樣機(jī)累積相關(guān)試驗(yàn)時(shí)間T≥500h。

6.2.2 采用現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的每臺(tái)樣機(jī)累積相關(guān)試驗(yàn)時(shí)間

T≥2000h。

7 試驗(yàn)條件

7.1 預(yù)檢

7.1.1 試驗(yàn)前，按機(jī)床使用說明書或技術(shù)文件進(jìn)行檢查，確認(rèn)合格后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。

7.1.2 試驗(yàn)前，不允許對(duì)機(jī)床進(jìn)行任何質(zhì)量方面的特殊處理。

7.2 試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)環(huán)境條件應(yīng)符合試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定。

7.3 試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)工況

7.3.1 應(yīng)盡量模擬機(jī)床的實(shí)際使用工況，并能充分暴露機(jī)床的故障。

7.3.2 采用加速方法進(jìn)行試驗(yàn)的工況條件應(yīng)符合下列要求：

——采用的加速方法應(yīng)有明顯的加速性；

——不能改變故障模式和故障機(jī)理；

——已知加速系數(shù)。

7.4 現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)工況

7.4.1 機(jī)床的運(yùn)行工況應(yīng)具有代表性，并符合設(shè)計(jì)或產(chǎn)品說明書的規(guī)定。

7.4.2 選擇的觀察樣機(jī)應(yīng)盡可能在相似的工況條件下。

7.5 試驗(yàn)樣機(jī)的預(yù)防性維護(hù)

試驗(yàn)過程中允許按規(guī)定程序進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)（如必須的更換、調(diào)整、潤(rùn)滑等）。

8 試驗(yàn)方法

8.1 試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)

8.1.1 試驗(yàn)內(nèi)容

機(jī)床可靠性試驗(yàn)應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：

——空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；

——加載試驗(yàn)；

——靜剛度試驗(yàn)；

——轉(zhuǎn)矩和功率加載試驗(yàn)；

——典型試件切削試驗(yàn)；

——空運(yùn)轉(zhuǎn)加速試驗(yàn)；

——安全試驗(yàn)。

8.1.2 試驗(yàn)要求

8.1.2.1 空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)按各類機(jī)床技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。

8.1.2.2 加載試驗(yàn)

8.1.2.2.1 在模擬工作狀態(tài)下，對(duì)機(jī)床進(jìn)行加載試驗(yàn)。

8.1.2.2.2 試驗(yàn)時(shí)，施加的載荷至少超過正常使用的載荷。

8.1.2.2.3 試驗(yàn)時(shí)，分別按規(guī)定的低、中、高載荷進(jìn)行加載。中、高載荷加載的比例至少占50%以上。

8.1.2.2.4 試驗(yàn)時(shí)，每次加載的保持時(shí)間至少為5min。

8.1.2.2.5 每次加載的間隔時(shí)間不超過1min。

注：可根據(jù)各類機(jī)床特點(diǎn)施加相應(yīng)的載荷。

8.1.2.3 靜剛度試驗(yàn)

8.1.2.3.1 在模擬工作狀態(tài)下，對(duì)機(jī)床進(jìn)行靜剛度加載試驗(yàn)。每個(gè)方向均應(yīng)進(jìn)行靜剛度試驗(yàn)。

8.1.2.3.2 加載力不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的最高載荷。

8.1.2.3.3 每個(gè)方向的加載力應(yīng)分三擋進(jìn)行加載，并且每擋加載力應(yīng)重復(fù)三次。

8.1.2.4 轉(zhuǎn)矩和功率加載試驗(yàn)

8.1.2.4.1 在模擬工作狀態(tài)下，在機(jī)床低速運(yùn)轉(zhuǎn)下進(jìn)行轉(zhuǎn)矩加載試驗(yàn)；在機(jī)床高速運(yùn)轉(zhuǎn)下進(jìn)行功率試驗(yàn)。

8.1.2.4.2 試驗(yàn)時(shí)，施加的載荷至少超過正常使用的載荷。

8.1.2.4.3 試驗(yàn)時(shí)，分別按規(guī)定的低、中、高載荷進(jìn)行加載。中、高載荷加載的比例至少占50%以上。

注1：可根據(jù)各類機(jī)床特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，如磨床可不進(jìn)行轉(zhuǎn)矩加載試驗(yàn)。

注2：可根據(jù)各類機(jī)床特點(diǎn)施加相應(yīng)的載荷。

8.1.2.5 典型試件切削試驗(yàn)

8.1.2.5.1 加工有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的典型試件或其他試件，可參照企業(yè)提供的切削規(guī)范或規(guī)定的加工要求，進(jìn)行試件切削試驗(yàn)，考核機(jī)床在加工狀態(tài)下的可靠性。

8.1.2.5.2 加工試件的數(shù)量由試驗(yàn)方確定。

8.1.2.6 空運(yùn)轉(zhuǎn)加速試驗(yàn)

在空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，數(shù)控程序的設(shè)置主軸采用中速和高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并增加部件快速移動(dòng)和主軸高速運(yùn)行的時(shí)間，增大冷卻液體的噴射量，增加模擬切削運(yùn)動(dòng)等。

8.1.2.7 安全試驗(yàn)

8.1.2.7.1 安全試驗(yàn)按相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。一般應(yīng)包括安全防護(hù)裝置、聯(lián)鎖裝置、控制裝置、運(yùn)動(dòng)部件、排屑裝置等試驗(yàn)。

8.1.2.7.2 機(jī)床動(dòng)作安全試驗(yàn)的次數(shù)應(yīng)至少20次，功能安全試驗(yàn)應(yīng)至少10次，其他試驗(yàn)的次數(shù)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

8.2 現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)

一般應(yīng)在機(jī)床工作3個(gè)月后進(jìn)行可靠性現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如需跟蹤早期故障和正常使用期故障，可在機(jī)床開始工作起進(jìn)行可靠性現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。

9 故障監(jiān)測(cè)

9.1 每8h 檢查一次樣機(jī)的性能，包括：噪聲，溫度和溫升，油、氣滲漏，部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況等。

9.2 每4h 檢查工況條件，包括環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、電源電壓等。

9.3 試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)每臺(tái)樣機(jī)累積250h 以及在試驗(yàn)前、試驗(yàn)結(jié)束后，檢查和記錄樣機(jī)的精度。

9.4 試驗(yàn)過程中一旦發(fā)生故障，應(yīng)立即停機(jī)檢查。

10 數(shù)據(jù)的采集

10.1 試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)

10.1.1 試驗(yàn)過程中應(yīng)隨時(shí)檢查機(jī)床運(yùn)行的情況，并做好記錄（見附錄B）。記錄應(yīng)準(zhǔn)確，凡涂改之處應(yīng)有記錄人的簽章并說明理由。

10.1.2 一旦發(fā)生故障，檢驗(yàn)人員應(yīng)根據(jù)故障判定原則、計(jì)數(shù)原則，對(duì)故障立即進(jìn)行記錄，并填寫“故障記錄表”（見附錄C）、“故障分析報(bào)告”（見附錄D）。

10.1.3 在試驗(yàn)過程中，達(dá)到壽命期限的耗損件和配套件的更換不計(jì)故障，但應(yīng)作記錄。

10.2 現(xiàn)場(chǎng)跟蹤試驗(yàn)

10.2.1 機(jī)床可靠性現(xiàn)場(chǎng)跟蹤試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)應(yīng)至少2個(gè)～3個(gè)。

10.2.2 試驗(yàn)過程中可由試驗(yàn)方或組織用戶檢查機(jī)床運(yùn)行的情況，并做好記錄（見附錄B）。記錄應(yīng)準(zhǔn)確，凡涂改之處應(yīng)有記錄人的簽章并說明理由。

10.2.3 由用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)，使用戶明確有關(guān)定義和含義，掌握故障判定原則，并應(yīng)向用戶提供機(jī)床的故障記錄表和故障分析報(bào)告。

10.2.4 試驗(yàn)方應(yīng)定期到用戶現(xiàn)場(chǎng)了解情況，并對(duì)具體問題予以指導(dǎo)，同時(shí)應(yīng)定期或一次性對(duì)用戶的記錄和報(bào)告進(jìn)行回收并負(fù)責(zé)保存。

10.2.5 一旦發(fā)生故障，檢驗(yàn)方或用戶應(yīng)根據(jù)故障判定原則、計(jì)數(shù)原則，對(duì)故障立即進(jìn)行記錄，并填寫“故障記錄表”（見附錄C）、“故障分析報(bào)告”（見附錄D）。

10.2.6 對(duì)于達(dá)到壽命期限的耗損件和配套件的更換不計(jì)故障，但應(yīng)作記錄。

10.2.7 若觀察期間未發(fā)現(xiàn)故障，或中途停止試驗(yàn)，可根據(jù)有關(guān)方法（如累積故障法等）處理中斷數(shù)據(jù)。

11 可靠性評(píng)定指標(biāo)

11.1 平均故障間隔時(shí)間MTBF（指數(shù)分布）

注：對(duì)于符合其他分布的如威布爾分布，按這些分布的有關(guān)要求進(jìn)行評(píng)定。

11.1.1 MTBF的點(diǎn)估計(jì)

式中 m——MTBF的點(diǎn)估計(jì)值

n——樣機(jī)數(shù)

Tj——評(píng)定周期內(nèi)第j 臺(tái)機(jī)床的累積工作時(shí)間，單位為小時(shí)（h）

rj——評(píng)定周期內(nèi)第j 臺(tái)機(jī)床的累積故障數(shù)

k——可靠性修正系數(shù)

如果到定時(shí)截尾試驗(yàn)時(shí)間，機(jī)床沒有出現(xiàn)故障，則MTBF的點(diǎn)估計(jì)為：

式中 m——MTBF的點(diǎn)估計(jì)值

T——定時(shí)截尾試驗(yàn)總試驗(yàn)時(shí)間，單位為小時(shí)（h）

11.1.2 MTBF的區(qū)間點(diǎn)估計(jì)

式中 mL——MTBF的單側(cè)置信下限

mU——MTBF的單側(cè)置信上限

m——MTBF的點(diǎn)估計(jì)值（見公式1）

CL——定時(shí)截尾時(shí)MTBF 置信下限系數(shù)（見表2）

CU——定時(shí)截尾時(shí)MTBF 置信上限系數(shù)（見表2）

11.2 平均修復(fù)時(shí)間MTTR

式中 n——樣品數(shù)

tRj——評(píng)定內(nèi)第j 臺(tái)機(jī)床的累積修復(fù)時(shí)間，單位為小時(shí)（h）

rj——評(píng)定周期內(nèi)第j 臺(tái)機(jī)床的累積故障數(shù)

12 結(jié)果判定

12.1 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)

12.1.1 當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)可結(jié)束。

12.1.2 驗(yàn)證試驗(yàn)主要是暴露缺陷，并驗(yàn)證采取措施的有效性。

12.1.3 根據(jù)試驗(yàn)累計(jì)時(shí)間和故障數(shù)計(jì)算MTBF和MTTR 數(shù)值。

12.1.4 達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)和要求，可結(jié)束試驗(yàn)，判定試驗(yàn)合格。否則應(yīng)采取措施重新試驗(yàn)，再達(dá)不到規(guī)定的指標(biāo)和要求，則判定試驗(yàn)不合格。

表2 定時(shí)截尾計(jì)算MTBF 時(shí)雙側(cè)（或單側(cè)）的置信系數(shù)CL、CU

表B.1 可靠性試驗(yàn)運(yùn)行記錄表

表C.1 可靠性試驗(yàn)故障記錄表

12.1.5 也可根據(jù)協(xié)議要求，判定機(jī)床可靠性接收或拒收。

12.1.6 如在試驗(yàn)期間未發(fā)生關(guān)聯(lián)故障，則判定機(jī)床的可靠性符合要求。

12.2 可靠性測(cè)定試驗(yàn)

12.2.1 當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)可結(jié)束。

12.2.2 根據(jù)試驗(yàn)累計(jì)時(shí)間和故障數(shù)計(jì)算MTBF和MTTR 數(shù)值。

附錄A（規(guī)范性附錄）

關(guān)于可靠性修正系數(shù)k

A.1 可靠性修正系數(shù)k 見公式A.1。

式中 kA——加速系數(shù)（與強(qiáng)化條件有關(guān)）

kT——工況系數(shù)（與轉(zhuǎn)速、工作期限、功率、環(huán)境等有關(guān)）

ks——壽命系數(shù)（與材料、載荷等有關(guān)）

注：上述系數(shù)根據(jù)具體情況可全部或部分使用。

附錄B（資料性附錄）

可靠性試驗(yàn)運(yùn)行記錄

B.1 可靠性試驗(yàn)運(yùn)行記錄表見表B.1。

附錄C（資料性附錄）

可靠性試驗(yàn)故障記錄

C.1 可靠性試驗(yàn)故障記錄表見表C.1。

附錄D（資料性附錄）

故障分析報(bào)告

D.1 故障分析報(bào)告見表D.1。

表D.1 故障分析報(bào)告