机床可靠性定时截尾试验

1、机床可靠性定时截尾试验摘要对于数控机床来说，可靠性水平是其质量问题的关键。进行数控机床可靠 性研究的基础是可靠性试验。可靠性试验是进行可靠性调查、可靠性评估、可靠 性增长以及可靠性预计和分配的一种重要手段。可靠性试验的结果能够为判断产 品是否达到指标要求提供依据，也可以为故障分析、可靠性改进措施的提出提供 信息。可见，如何制定合理的试验方案非常重要。文中采用定时截尾试验对受试 产品进行测试。1.定时截尾试验定时截尾试验是指在试验期间，对受试产品进行连续或短间隔监测，直至试 验期结束，当试验中的实际故障数大于允许故障数则认为可靠性水平不合格，小 于或等于允许故障数则认为可靠性水平合格。定时截尾试

2、验方案的特点是试验 时间固定，便于控制试验的进程，并能够对试验费用、资源等预估，可以有计划 地安排和管理。鉴于上述种种优点，因此定时截尾试验在工程上应用比较广泛。 当数控机床生产厂对某系列数控机床进行可靠性试验方案设计时，若希望有计划 地安排试验进度，则应优先选择定时截尾试验方案。1.1定时截尾试验方案设计的试验依据可靠性试验方案设计的依据主要有：被检指标的检验上限和检验下限、决 策风险和鉴别比。数控机床可靠性试验的被检验指标是平均故障间隔时间MTBF。 试验设计前需给出MTFB检验上限和检验下限，分别用MTBF0和MTBF1表示。 决策风险指的是生产防风险和使用方风险。把合格产品误判为不合格

3、产品而加以 拒收，从而使得生产方遭受损失，这种错误的概率被称为生产方风险。决策风险 的取值大小将直接影响定时截尾试验方案设计中样本的大小、试验时间的长短及 判别指标允许故障数的大小。1.2定时截尾试验方案设计基于数控机床的故障数据服从威布尔模型的情况，针对某系列数控机床设计 一套即符合数控机床之故障规律又便于实施的定时截尾试验方案。定时截尾试验方案的实施流程如下图。定时截尾试验操作流程图中n为数控机床抽样的个数，r为统计试验期内的故障数，c为试验方案设 计出的判别指标一一允许故障数。定时截尾试验结束时，若实际故障数,c， 说明数控机床的可靠性水平是合格的，否则，就为不合格。根据试验期内故障数

4、r和c的比较结果，即可判定数控机床的可靠性水平是否满足要求。若还需要对 数控机床的可靠性进行评价，得到其可靠性评价指标的估计值，则需对采集到的 故障数据建立可靠性模型，从而计算出其可靠性评价指标MTBF的估计值。两参数威布尔分布模型为F (t)=1- exp式中:门和m分别是威布尔分布模型的尺度参数与形状参数。，可将公式化为以下形式门mF (t) = 1 - exp (人 tm)式中：m服从故障率为人的指数分布。对于tm服从参数为人的指数分布，其在时间区间（0, T内发生i次故障的概率为:PN(T)=，|人,m = *丁 e-而m, i = 0,1,2,.i!则n个产品在（0,T内发生故障数r

5、小于等于允许故障数c的接接收概率为:L(MTBF)= P(r c)= * e-如mi!i=0对于数控机床的被检参数MTBF，给出检验上限MTBF 0和检验下限MTBF 1e -nX0Tm/、V 成 Tm ）L（MTBF ）=乙一0L（MTBF ）= Z e-叫加ii!1i=0由于MTBF的检验上限和检验下限对应的接收概率分别为1-a和p贝临*（1T）L（MTBF ）=1-a ，L（MTBF ）=p，所以定时截尾试验方案可由下式联立解出: 01e-nymE（n1 T m ）0i=0 i !E（nX Tm ）i!i=0已知威布尔分布模型的平均故障间隔时间MTBF的点估计公式为MTBF = Mtf

6、(t)dt = E(t) = nT0结论数控机床威布尔分布的形状参数m处于不同的时期，其形状参数是不同的， 然而进行可靠性判决试验的数控机床往往处于早期故障期。在稳定的生产条件下， 当同一类型的产品没有较大革新的情况下，其形状参数相同。所以数控机床处于 早期故障期的分布函数的形状参数可参考同类产品用一时间的形状参数。在进行 可靠性试验设计时，形状参数的预估非常重要。根据某数控机床厂的要求及实际能力，以故障间隔时间MTBF为试验指标， 综合决策风险、鉴别比及MTBF预计值等信息，针对某系列数控机床设计了合 理的定时截尾试验方案并在企业实施。为减少截尾时间对评估结果的影响，首先 通过故障总时间法对故障数据进行处