数控机床可靠性研究进展及趋势

中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）PAGEXV数控机床可靠性研究进展及趋势摘要数控机床有着较高的加工精度，其加工柔性好、质量稳定，适用于广泛复杂产品制造，凭借着这一优势其在很多制造领域得到了广泛应用。数控机床的研发与应用水平的高低已成为判断一个产业甚至是一个国家发展水平的重要标志。本文主要对当前数控机床可靠性进行了分析。首先本文对相关的技术进展进行了概述，探讨了数控机床可靠性的建模，并对数控机床可靠性的故障进行了分析。然后，本文还对数控机床可靠性试验进行了分析，探讨了可靠性的增长技术。最后，本文对数控机床可靠性技术研究中存在的难点以及相关的对策进行了分析。关键词：数控机床；可靠性；刀库及自动换刀装置目录第一章数控机床可靠性的技术进展 1第二章数控机床可靠性建模现状 3第三章数控机床故障分析 53.1数控机床的FMECA 53.2数控机床的FTA 6第四章数控机床可靠性试验 84.1可靠性试验的前期准备 84.2可靠性试验内容 84.3数控机床的故障分类、判别及计数准则 94.4故障数据的记录与整理 114.5可靠性考核指标及其评价方法研究 11第五章机床可靠性技术研究存在的问题 135.1数控机床可靠性数据积累薄弱 135.2数控机床故障机理研究不足 145.3重机床整机、轻功能部件 15结论 16参考文献 17致谢 19中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）PAGEPAGEI第一章数控机床可靠性的技术进展从上世纪70年代中期之后，伴随很多西方发达国家在设备制造中大量的使用数控机床，机床在应用中的各种问题得到了关注与重视。数控机床可靠性的研究首先在国外开展，其学术理论与工程技术结合紧密。机械可靠性起源于20世纪40年代，包括可靠性数据的采集与统计、可靠性预计与分配、可靠性设计、可靠性试验、使用维护可靠性、可靠性管理、制造装配可靠性等方面，而机床可靠性率属于机械可靠性的范畴[4]。1977年，国际可靠性会议在克莱斯菲尔德召开，英国机床工业协会的STEWART做出了关于数控机床可靠性的报告，并且指出平均每个月数控机床就会发生1~2次故障。上世纪70年代，前苏联金属切削机床科学实验研究院率先从工艺角度出发对机床可靠性进行了专业的研究，首次建立了其基础理论与方法，包括其一般模型、试验方法以及可靠性的控制等[5]。1982年，前苏联的学者撰写了首本数控机床可靠性领域的专业著作《数控机床的精度与可靠性》，论述了可靠性的定义，并且给出了可靠性的评定指标。此后，数控机床可靠性的研究在国际上越加受到重视[6]。上世纪80年代，位于欧美的工业发展大国与日本相继重视数控机床的可靠性研究，主要由可靠性信息采集展开，分析和处理其数控机床故障信息，从而建立故障档案，完善可靠性信息库，由此用以开发故障分析和可靠性评估软件。其后，国际上许多知名高校与研究所进行了大量工作，从多方面对于数控机床进行可靠性研究，英国布拉德福德大学运用正态分布、威布尔分布建模分析数控机床故障信息；德国制定了严格的数控机床安全标准与法规，从国家到厂商层面，数控机床的故障信息反馈与可靠性分析都受到足够的重视；美国的大学对于可靠性、维修性分布模型、机床混合寿命分布参数估计等问题进行了深入的研究；日本的新泻大学对于数控机床进行分类研究，研究得出机床本体是机床可靠性的薄弱环节；此外，各国学者对影响机床可靠性的因素、预防性维修规划等项目进行了研究，通过几十年的持续努力，可靠性研究在国外普遍达到了较高的水平，引领了数控机床可靠性技术的发展[7]。在国内，关于这一领域的研究最开始是在上世纪80年代后期，首先出现在国内数控机床可靠性研究者面前的是部分数控机床的可靠性研究项目，以便于对于新领域的摸底及初步考核。直到进入上世纪90年代之后，数控机床的可靠性研究被纳入国家重点发展的计划项目中。在这一阶段，很多机构与行业协会组织起来，对机床的常见故障及应用进行了汇总与分析，并探讨其可靠性。并且这一阶段也建立了我国第一家专门研究机床可靠性的机构——吉林大学装备可信性研究所[8]。到2000年底，机床可靠性得到了一定程度的保障。近几年，这一领域的研究越来越广，对于故障间隔时间、维修时间、传统型建模方式在机床动态过程的运用缺陷等方面有了长足的进步。各地的研究单位，包括吉林大学、东北大学、机床国检中心等在试验、设计等多方面形成了各自的团队，并取得了一定的成果，自2009年起，数控机床可靠性研究被纳入重大专项任务，在未来随着我国高端制造业的发展，关于机床可靠性的研究会越来也多，而且越来越深入[9]。第二章数控机床可靠性建模现状可靠性建模是分析与掌握机床可靠性的基础，也是后面进行可靠性评估与设计的前提。在研究的时候，首先需要对可靠性的衡量指标进行明确。具体来说，就是产品制造过程中，数控机床的系统在一定的工作环境和要求下，对要求功能的执行情况。一般而言，这些工作性质很难用同一个量或时间来进行衡量，需要结合实际情况，根据具体的环境和工作要求来进行针对性的分析。可靠性建模是按照可靠性分析的原理，对于产品的性能建立一个科学的指标评价与分析模型。产品可靠性能化抽象为具体，用量化的方式来体现出来。在设计与生产过程中，借助各种方法对指标进行分配与计算，最后判断机床的可靠性。数控机床的平均无故障时间也就是我们所说的数控机床的产品在第一次发生故障之后开始计算，到第二次发生故障为止所经历时间的平均值，这是对数控机床可靠性评估的一大重要因素，它的数值越小也就说明数控机床的可靠性越小。数控机床的平均故障修复时间具体的讲就是当系统出现故障时所需要的维修时间的平均值。这一数据也直接影响着数控机床的可靠性，但是与平均无故障时间不同的是：平均故障修复时间值越小，数控机床的可靠性越高。用可靠性分析数据来作为基础的前提下，必须要把建立产品结构的逻辑分析模式放在首位，在不同的使用阶段下，数控机床的使用寿命存在差异，进而因此产生的故障率曲线也会有差别。到现在为止，可靠性的模型包含了3个类型，分别是串、并联模型以及混联模型。随着时间的增加，数控机床的可靠性也在降低，并且会在其中产生了偶然性的故障。在过去的传统研究里，专家们对故障间隔工作时间研究的较多，并没有按照发生次序建立有效的模型。这样以来，可靠性的模式和机床的实际情况可能并不相同，在机床使用的过程中，其可靠性也在不断的降低。在这样的条件下，一些专家开始对机床故障间隔时间与次序进行了建模分析，在掌握更科学的规律后，人们看到了数控机床可靠性建模分析经历了简单到复杂、单一到立体的全过程。如果假设“修复如新”到“修复如旧”，从时间静态到动态的过程中，模型则会与工程时间不断的接近，进而为研究数控机床的可靠性设计提供依据。而在早期，国内的吉林大学在国内很早的开展了数控机床的可靠性建模分析研究，吉林大学的贾亚洲教授等收集了24台数控机床的一年故障数据，重点围绕国产车床的转塔刀架，运用了近似中位轶公式，得出工作时间故障间隔的经验分布函数，其后对于其参数运用线性回归方法进行估计，得到了其工作时间故障分布的指数函数，并且通过了相关检验[10]。其后，在1999年，国内通过对于80台数控机床的建模研究，发现特定情况，即置信度水平比较低的时候，多种分布函数都能较好的适用于工作时间故障间隔，并且为此进行了一系列的函数拟合，涉及威布尔分布、对数正态分布等多种分布函数，随后对于经验分布与拟合函数得出的数值进行比较，选取多项数据作为因素集合并进行优选，得出其分布符合对数正态分布[11]。与许多的机械装置类似，数控机床在整个使用期间，并不是处于一成不变的状态，也不是故障修复后变修复如初，上述涉及的假设受到当时认知观念以及研究水平的限制，出于多种原因，对于数控机床的建模分析大多数默认数控机床“修复如新”，全程采用的相同的机床性能参数背景。因此，北航的陈殿生等对于数控机床的可靠性建模提出了分段研究的思路，并且运用两重威布尔分段模型对于数控机床的可靠性进行了建模分析，通过后续参数估计并且检验后，其结果的正确性，拟合的近似度更佳，充分证明了分段思想的准确。陈的研究是初步的分段研究，后续针对“修复如旧”这一思路，上海交通大学的王智明等建立了数控机床最小维修的假设，并在这假设下对于数控机床建模研究与实际具有一定差距的问题进行了更深一步的应对，提出运用非齐次泊松过程和边界强度过程模型针对数控机床故障数据进行建模，运用信息矩阵法（FIM）得出了模型分析的点和区间估计[12]。综上分析，关于数控机床可靠性的建模工作经历了从无到有，从简单到复杂，从单一到多元的发展过程。让可靠性模型不但立足于工程实际，还能够和机床设计与可靠性分析紧密的联系在一起。

第三章数控机床故障分析对数控机床可靠性分析的过程中，故障分析是其中一个十分必要的措施。在国内外，数控机床的故障分析包含了故障模式影响及其危害性分析（Failuremode，effectsandcriticalityanalysis，下文简称FMECA）以及故障树分析（Faulttreeanalysis，下文简称FTA）等两种方法。3.1数控机床的FMECAFMECA分析法的目标是通过掌握分析对象中的故障发生的模式，并对这些故障的发生进行评价，从而判断其对分析对象的可靠性的影响，为其可靠性评价及日后的使用提供科学的依据。在实施FMECA的过程中，如果将危害性分析去除，那么就变成了故障模式及影响分析（Failuremodeandeffectsanalysis，FMEA）。FMECA法最早出现在上世纪50年代后期，美国格鲁门飞机制造公司在进行产品设计的过程中，为了最大限度的提高操纵系统的使用性能，对其进行了FMECA应用，并为产品的改进提供了科学依据。上世纪80年代初的时候，我国也将FMECA技术应用到了航空航天、军事等多个领域中。但是到现在为止，国内家具制造等中低端制造业还没有应用FMECA技术的案例，这一点需要引起我们的重视[13]。FMECA法是一个对目标产品的可靠性进行综合分析的方法，用于分析产品可能发生的失效模式，建立故障树，判断各个类型的故障在特定情况下所发生的概率大小。并对产品交付前发生故障的可能性进行判断，从而为产品的生产及应用提供一个科学的依据。在设计的过程中就进行FMECA法应用，有利于对不确定性的风险进行规避，降低了生产过后带来了缺陷与问题，优化了企业的生产成本。一般而言FMECA应当从产品的设计一开始就同时进行，并应当尽早实施，最好在方案的设计的一开始就进行落实。采用FMECA技术，对企业产品设计、生产及后续应用都带来积极影响，让企业进一步提高其产品质量，缩短其产品的研发周期，降低企业生产的返工率，并降低后续维修售后成本，提高客户的满意度。因此，综合考虑，加强对FMECA方法的分析应用对于我国工业领域而言，十分重要。3.2数控机床的FTAFTA是采用特殊的倒立树状逻辑因果关系图对产品的故障原因进行分析的方法。通过FTA，可以知道可能导致系统发生故障（故障树的顶事件）的基本原因（故障树的底事件），用于判明潜在故障和进行故障诊断，并通过改进设计、故障监测和预防性维修等措施降低故障的发生概率。1961年美国贝尔实验室在导弹发射控制系统的可靠性研究中首先应用了FTA，并取得成效。由此，FTA方法在国际上得到了快速发展和应用。FTA分析方法是一种由总体出发，对局部进行树状扩散，围绕特定的故障模式，逐级细化，层层剥离分析，旨在找出故障的内在联系，明确系统与单元故障的逻辑联系，确定引发故障的原因，进而排除故障。采用FTA分析方法，一般将故障事件作为顶端事件，将引发故障的层层原因逐级分解直至不可拆分为止，确定其间每一层级的逻辑关系，并据此绘制故障树[14]。王军依据电源作为数控机床电路板的供能部分，在故障信息中电源故障占据一定的比例，选定其作为顶端事件。以上电困难、低电压难以功能、断电作为中间事件，然后寻找所有可能引发中间事件的因素作为基层事件，据此以绘制故障树。此方法具有很强的直观性以及理论性强、逻辑严密的特点，可以快速排出故障。“九五”期间，国家对于数控机床纳入了重点项目，于捷就此大背景下，鉴于国产数控机床在市场占有率低，主要原因为可靠性不达标，对于CAK系列数控车床运用FTA故障树分析法进行深入研究。于捷对于数控车床所有重要的故障进行三步研究，首先建立故障树，然后建立其数学模型，随后对于其可靠性进行定性分析，最后进行可靠性的定量分析。研究很好的表达了该系列数控机床故障的内在联系与逻辑关系，较为全面的理清引起故障的原因与发生故障的部位，较为全面的查清零件对于故障的影响，为可靠性改进措施的提出提供了很好的理论基础。FTA故障树分析法本身存在结构复杂、计算困难等问题，为此，于捷等与陈传海等分别利用二进制判决图技术建立故障树，简化FTA分析法人为工作量，结合计算机技术对于数控机床故障进行分析。后续更有国内大学学者将故障树模型建立相应类型库，用以数控机床故障检测与排查，利用计算机技术，当数控机床发生故障时，依据故障信息，计算机可以迅速查找出对应引发该项故障的最小集合，再与故障相匹配，若吻合则输出结果；反之加入人工干预内容，补充完整故障库，为故障的迅速查找与解决提供了极为迅捷有效的途径[15]。国外在数控机床故障树分析上走在国内前面，鉴于许多引发故障的基本事件是未知的，这时候模糊马尔科夫模型便被LI等运用至故障树分析，利用该项模糊理论故障树的相关不确定信息可以得出相应模糊故障率，作为可靠性改进的理论依据[16]。上述两种方法，即FMECA分析法与FTA故障树分析法在现代设备故障分析中占有重要的地位，国内吉林大学为方便企业与学术机构研究机构故障信息，特意研发相关计算机软件用以相关故障分析，为数控机床的可靠性研究提供了便捷的故障分析途径。第四章数控机床可靠性试验可靠性试验是产品可靠性保障的基础性工作，是获取故障数据、建立可靠性模型、进行故障分析和可靠性设计的客观依据。数控机床的可靠性试验主要分为整机的机床用户现场可靠性试验和功能部件的实验室台架可靠性试验。4.1可靠性试验的前期准备在设计加工中心可靠性试验之前必须对加工中心故障进行明确的分析，在明确加工中心基本的故障原因，在可靠性试验中有针对性的予以关注，必要时进行专门试验，提高试验效率。总体上看，加工中心的故障部位主要集中在数控系统、主轴系统和换刀装置（包括刀库和机械手），上述故障占到整个加工中心故障的近70%。试验前要把资料准备好，主要准备提供可靠性预计报告、故障模式、影响及危害性分析报告、环境试验报告及环境应力筛选报告，其中可靠性指标预计结果应满足要求，即预计值应大于目标值，一般要求预计值应大于目标值的1.25倍以上。目前，加工中心可靠性试验普遍主要以现场统计试验的方式替代可靠性试验。必须对于已经研发成型的产品，技术成熟，批量大，才能利用现场试验的方式对其可靠性进行评估，反之，新研发品，数量小，不足以作为可靠性试验的确切依据。现场试验的方式具有数据收集时间长、反馈速度不快，不适合用于产品可靠性水平快速得以提升的场合，故在产品初期研发阶段利用小样本的方式进行可靠性验证，能起到有效评估和提高产品可靠性的目的。但数控机床可靠性试验中的敏感应力一般为加工过程中的工作应力，和常规电子产品有着本质的区别，没有现行的成熟的国军标、行业标准实施试验可以借鉴，所以，针对不同机械系统与产品需要研究与之相适合的试验技术手段。4.2可靠性试验内容可靠性加速试验（带刀具负荷运转试验）就是试验数控机床能否承受设计计算负载的能力以及其在负载的条件下进行连续工作的可靠性。在设计加工中心可靠性试验之前必须对加工中心故障进行明确的分析，在明确加工中心基本的故障原因，在可靠性试验中有针对性的予以关注，必要时进行专门试验，提高试验效率。总体上看，加工中心的故障部位主要集中在数控系统、主轴系统和换刀装置（包括刀库和机械手），上述故障占到整个加工中心故障的近70%。其中可靠性试验内容主要包括如下：第一，进行试验报告的编制，试验方在试验结束后要编写报告，并按照相关的标准进行严格的编制。第二，采取纠正措施，在试验过程中发现的问题要及时进行纠正与改进，从而提高产品的可靠性。所以，在可靠性试验之后，要制定一个科学的纠正处理方案，提升整个产品的可靠性。第三，产品可靠性试验是一个非破坏性试验，要加强对产品的复原，让产品恢复到试验前的状态下。在复原后，将产品入库，并按照合同交付。第四，对试验报告的科学性进行评价和审核，由主管部门组织相关专业人员进行审核，确认试验结果的可行性[17]。4.3数控机床的故障分类、判别及计数准则数控机床故障具有影响其正常功能的能力，在掌握数控机床相应工作原理的基础上，对于数控机床故障进行试验分析、整理，并辅助相应的检测，查明故障的原因，便于对于故障做出正确的判别，提出正确的故障解决思路。对于数控机床故障具有多种分类方法，本文就故障的起因、故障的发生状态、故障发生的性质、故障的严重程度对数控机床的故障进行初步的划分，并附带相应判别标准。（1）按照故障起因分类关联性故障，即数控机床的故障与其本身的设计、结构等缺陷有关；非关联性故障，与数控机床本身的设计制造无关，由其他因素引起的数控机床故障。（2）按照故障发生状态分类突发故障，由于数控机床使用不当等因素引起的突发性故障，没有预兆；渐变故障，数控机床因为长久使用或者本身设计不完善等引发的逐步递进的故障，具有先期征兆。（3）按照故障的性质分类软件故障，数控机床内置程序、控制系统或者认为操作不当引起的故障；硬件故障，数控机床本体、转塔刀架、电子元器件、电源等硬件发生损坏造成的故障。（4）按照故障的严重程度分类危险性故障，数控机床在发生故障时，失去保护动作，造成设备与人身事故的；安全性故障，引起机床无法启动的相关故障。相应故障划分计数准则，本文就按照故障起因对于数控机床进行故障划分，分为关联性及非关联性故障，其计数准则如下：（1）与换刀系统相关零部件、电子元器件以及相应损耗件发生故障，归为关联性故障，并计入数据；（2）系统接线盒内线路出现故障，需要更换或者修复线路的归为关联性故障，计入数据；（3）刀盘选刀过程中在未完成状态下停止，两次及以上视为关联性故障，计入数据；（4）出现掉刀、卡刀等故障归为关联性故障，若短期内出现多次，计一次故障数据，长期内出现多次，则根据次数计入数据；（5）换刀系统由于系统本身原因出现的故障，归为关联性故障，计入数据，非系统本身原因，由于人为、环境等因素造成的故障，不计入数据。（6）换刀系统性能指标超出标准或者相关性能丧失，若短期内出现多次，计一次故障数据，长期内出现多次，则根据次数计入数据；（7）故障模式一致的情况下，短期内出现多次该项故障，计一次数据，长期出现，并且鼓掌之间间隔时间较长，发生多少次故障，计几次数据；（8）预防维修等不计入数据；对于非关联性数控机床故障，涉及从属性故障、操作失误故障、诱发性故障、试验场所设计故障等，视情况而定一般不计入故障。对于其他如超出数控机床使用寿命等引起的故障不计入数据。4.4故障数据的记录与整理试验中出现的每一个故障，首先必须按关联故障和非关联故障的准则进行分析。若是关联故障，则每一个故障都要计数；若是非关联故障，则不应计数。表4.1数据的记录表格试验名称试验地点试验日期设备名称型号生产厂家故障名称故障发生时间发生时间终止时间故障部位故障秒速故障类别故障原因操作人员记录人员4.5可靠性考核指标及其评价方法研究数控机床的可靠性试验是数控机床生产制造必不可少的环节，对于数控机床的相关要求，本文给出四点相关标准以用于数控机床可靠性的检验，相关标准根据国际与国内数控机床研究总结得出。（1）MTBF值（平均无故障时间）该项指标是针对数控机床中可修复产品，对于数控机床的故障间间隔时间进行故障信息统计，得出其平均故障发生间隔时间，是衡量可靠性的硬性指标，国内外许多研究围绕该项指标展开，国外目前数控机床平均MTBF值已经达到5000h以上，据有关数据显示，数控机床的最低可接受MTBF值在3000h以上，也就是说平均3000小时的数控机床故障间隔是目前可接受的最低标准，部分国外的数控机床其MTBF值已可达20000h以上。数控机床在工作中，首先会经历早起的磨损期，该期间为不稳定阶段，然后进入正常运作区间，其中故障发生于此区间多为偶然失效。（2）MTTR（平均修复时间）数控机床在每次故障后，均有其修复时间，定义其为发现故障起直至故障修复恢复规定性能，该段时间的均值成为平均修复时间。该项时间包含数控机床发生故障的时间、获取配件的时间、维修所需的时间等，不仅与产品设计本身有关，更与数控机床的使用、售后等息息相关[18]。（3）A（固有可用度）该项指标是指数控机床在规定的使用条件下，其设备及零部件保持应有功能的概率。其中，有效度是重要指标，是数控机床相应数据相比得出的数据。（4）TK（精度保持时间）该项指标是指数控机床在保持规定的工作条件下，其精度保持在规定精度范围内的时间，TK值的选取应当根据最短时间确定。在本文提到的四项指标中，第一项MTBF值是数控机床无故障性的体现，第二项MTTR值反映的是数控机床维修的难易程度，第三项A值体现的是数控机床的有效性，第四项TK值表现数控机床的耐久性和可靠寿命。

第五章机床可靠性技术研究存在的问题5.1数控机床可靠性数据积累薄弱机床数据积累和可靠性是数控机床的重要性能指标。机床数据积累能力是指机床在正常的使用条件下，各项精度能够长时间保持在精度要求范围内的能力，可靠性是指机床在规定的特有条件下及规定的时间内，完成规定功能的能力。负载、维护、故障等所有关键数据在数控机床可靠性分析的过程中缺一不可。但这些年来我国数控机床的研究中数据收集和排序是不够完美的，特别是相关信息的数据加载，可以说是十分稀缺的。加载数据对数控机床的整机有很大的影响，一旦缺乏数据的支持和指导，其可靠性设计的需求的概率计算就无法获得相应的满足，它将直接导致数控机床在很大范围内的先天不足。机床数据积累和可靠性对机床的加工质量和效率都有至关重要的影响。经过国家重大专项的科技攻关，国内机床企业的精度积累和可靠性相关技术取得了一定进展，但与国外先进水平相比还是差距甚远。机床数据积累问题在设计、制造和使用3个阶段会因机床类型、结构形式、性能要求和工况特点的不同而有所差异。根据前期对国产数控机床数据积累的调研，发现国产机床数据积累较薄弱和质量较差，其研究还存在精度保证、精度稳定、精度保持和精度寿命等概念不清晰，或者未定义的问题，导致目前国内还没有一个比较系统的精度保持性研究体系。国外数控机床数据积累的主要影响因素在于运动部件之间的磨损，相比较而言，国内机床影响精度保持还有更多因素，如铸件铸造应力、装配应力等。在实际调研中发现，国产机床装配过程中，铸件在刮研好精度一段时间之后会发生变形；在工作过程中，装配预紧的螺栓等连接件会在较短时间内出现预紧力下降、连接松动，这都使机床数据样本精度及性能发生变化。目前，国产机床应加强对精度保持性机理的基础研究，以及对设计、制造环节中精度保持性关键技术的攻关，克服可靠性数据积累薄弱的现象。近些年来，通过各类国家项目以及数控机床龙头行业进行的校企合作，国内许多知名高校与研究所参与进行数控机床可靠性的研究，开发了国内应用于数控机床可靠性试验的平台。然后根据国外数控机床可靠性相关标准规范，结合我国自身产业发展，制定了符合中国数控机床产业发展的行业标准与可靠性制度规范，但总体来说与发达国家的差距依然存在。国内研究数控机床可靠性的历史较之国外短暂，可靠性研究更多时候是对于可靠性数据的统计分析，虽然运用的方法千差万别，但归根结底是依赖于可靠性数据的积累，而可靠性数据的积累大多需要通过试验得来，国内在试验领域的欠缺导致其可靠性数据的积累不足，建议通过结合实际生产的形式，做好相关的数据积累工作，最终数据还是得依赖于试验的产生。5.2数控机床故障机理研究不足故障机理研究是指针对故障现象通过理论与试验分析得到反映产品故障本质的物理或化学原因。现有研究偏重于在故障独立的假设下，利用机床的故障数据进行可靠性建模与评估和故障模式影响及危害性分析，根据评估分析结果采取更换零部件和改变结构等设计改进措施。但由于故障机理研究不足，对产生故障的物理本质、故障之间的相关性和共因故障等问题认识不清，往往造成过度改进而增加成本，甚至出现改进无效的情况。故障的解决离不开对于故障的理解，国内企业在改革开放经济大潮下，多数对于数控机床的研究设计处于能用就行的阶段，对于数控机床出现的故障其维修方法也大多是更换相应部件。在国内使用的数控机床中，大多数数控机床都是采用国外进口的方式买进，导致国内数控机床企业处于不利地位。最近几年国内数控机床行业较之过去发展许多，但更多的产品依然是针对中低端市场，对于数控机床故障的研究才刚刚起步。鉴于上述情况，数控机床故障机理的研究更是促进国内数控机床行业发展、拉近与发达国家差距的重要举措，对于其机理的研究也能更好的让国内企业深入研究探寻数控机床的各项内容。5.3重机床整机、轻功能部件数控机床主要是由各类功能部件和数控系统及支撑结构组成的，因此机床的可靠性与机床功能往往造成过度改进而增加成本，甚至出现改进无效的情况。保障功能部件的可靠性水平是德、日、瑞士等机床工业发达国家保证数控机床可靠性的主要技术途径。用户在可靠性方面对产品的最高要求是“要用时即能用”。对与数控机床这一典型的可修复产品，就是不仅要求其故障间隔工作时间长，而且也要要求其出现故障后功能恢复容易、维修时间短。也就是不但要求其可靠性高，而且要求数控机床的维修性好。同时考虑可靠性和维修性的指标就是可用性，也称为广义可靠性。目前机床行业、检测机构和科研课题指标在产品可靠性方面尚且只对可靠度指标进行考核，因此，研究者对数控机床的维修性和可用性重视不够，虽然已有学者进行了研究，但从满足机床用户需求的角度，还远远没有达到应有的重视程度。国内的中高档数控机床曾长期大量采用进口关键功能部件，国内机床功能部件企业的技术能力薄弱，大多处于产品中低端的低成本竞争阶段，使得研究机构的工作重心偏重机床整机。其次，整机可靠性试验设备，介入的门槛较低；而功能部件可靠性的研究目前尚需要自主研发功能部件的可靠性台架试验设备，介入的难度较大，使一些研究者们望而却步。鉴于上述问题，国内应在国家层面大力推广科研创新，逐步改变国内低端、落后的整体局面，其中数控机床零部件供应厂家的大力支持也是必须且必要的。国内的数控机床以及具有一定的规模，对于数控机床可靠性的发展进行重点研究，沿着最新的数控机床发展趋势向前推进，必然会深度影响产业发展，推动国内相关产业进步。

结论数控机床可靠性的研究是一个持续性的课题，为了促进我国数控机床产业的长远发展，务必要开展数控机床可靠性研究。通过本文的分析，当前我国数控机床产业已经取得了不小的成绩，但是同国外发达国家和地区的水平相比，依然存在明显的落后。为此，本文从数控机床可靠性技术进展、建模、故障分析、可靠性试验、可靠性增长技术等方面进行论述。当前，数控机床可靠性研究中，存在数据积累薄弱、故障机理研究不足、忽视功能部件等一系列问题，需要在这些方面来加大研究力度，从而促进我国数控机床可靠性的研究，为我国数控机床产业的发展提供技术支持。展望未来的发展，随