２０１２年０５月第１３期
科技視界機械與電子
基於故障樹分析法的數控工具機故障診斷慄江
（廣州南洋理工職業學院
【摘廣東廣州５１０９２５）
要】故障樹分析法可進行數控工具機故障分析，尋找故障點和分析故障原因，是一種相＂５有效的數控工具機故障診斷方法。－
【關鍵詞】數控工具機；故障樹；診斷
數控工具機是指應用了數控技術對其加工過程進行自動控
然事件指系統工作時在一定條件下必然發生的事件和必然不發生的事件。
制的工具機，伴隨著中國製造業的快速發展，數控工具機已經廣泛應用於幾乎ｐｊｆ￣－的製造行業。為了提高生產效率，其中之一就是要提高工具機有效度，即當工具機出現故障時，就要採取科學合
３）分析頂事件發生的原因。對於數控工具機故障，頂事件發生的原因從三個方面來考慮：（１）系統在設計、製造和執行中
理的方法找出故障點並排除故障，減少故障時間。故障樹分析可進行故障分析，尋找故障點和分析故障原因，是一種相當有效的數控工具機故障診斷方法。
的問題。如設計或製造中的質量問題，執行時間的長短等。（２）
外部環境對系統故障的影響。如數控工具機所處環境的當前空氣濕度、數控工具機所處位置的電磁環境等。（３）人為失誤造成頂事件發生的可能性。
如操作者的技術水平和熟練程度等。因此。使用故障樹分析數控工具機故障，要求維修人員透徹地了解
１故障樹分析法
故障樹分析法是一種由果到因的演繹分析方法，它是基
該數控工具機的機械結構、電氣原理、操作方法，才能分析和推斷出所有造成頂事件發生的各種次級事件。對每乙個次級事件再進行類似的分解，直到不能再分解的底事件為止。
於故障的層次特性及故障成因和後果的關係，將系統故障形成的原因由總體至部件按樹枝狀逐級細化的分析方法。１．１故障樹定義
４）逐層展開建立故障樹。從頂事件開始，逐級向下演繹分解展開，直至底事件，建立所研究的系統故障和導致該系統故障諸因素之間的邏輯關係，並將這種關係用故障樹的圖形符號表示，構成以頂事件為根，以若干中間事件和底事件為幹枝和分枝的倒樹圖形。
故障樹分析中，把所研究系統最不希望發生的故障狀態作為故障分析的目標，這個最不希望發生的系統故障事件稱為頂事件。然後找出直接導致這一故障發生的全部因素，它可能是部件中硬體失效、人為差錯、環境因素以及其它有關事件，把它們作為第二級。再找出造成第二級事件發生的全
５）化簡故障樹。對初始繪出的故障樹進行化簡，去掉多餘的邏輯事件，使頂事件和底事件之間呈簡單的邏輯關係。
６）對故障樹作定性分析。尋找系統故障的割集和最小割集。系統故障是系統中全部最小割集的完整集合。最小割集就是數控工具機的故障點。
７）對故障樹作定量分析。定量分析可以得到系統故障發生的概率、最不可靠割集和結構的重要度等。最不可靠割集是發生概率最大的最小割集，也就發生概率最大的故障點。
部直接因素作為第**，如此逐級展開，一直追溯到那些不能再展開或毋需再深究的最基本的故障事件為止。這些不能再展開或毋需再深究的最基本的故障事件稱為底事件，而介於頂事件和底事件之間的其它故障事件稱為中間事件。把頂事件、中間事件和底事件用適當的邏輯門自上而下逐級連線起來所構成的邏輯結構圖就是故障樹。
１．２建立故障樹的步驟
１）確定故障樹的頂事件。頂事件是系統級故障事件，對於數控工具機故障，頂事件應滿足：（１）頂事件的發生與否必須有明確的定義；（２）頂事件必須是能進一步分解的，即可以找出使頂事件發生的次級事件；（３）頂事件必須能夠度量。
數控故障診斷中。應該首先考慮修理該故障點。
２故障樹分析法診斷數控工具機故障
２．１數控工具機故障的特點
２）確定故障樹的邊界條件。故障樹邊界條件應包括：（１）初始狀態應指明與頂事件發生有關的部件的工作狀態。（２）
數控工具機是典型的光機電一體化產品，它融人了機械製造技術、自動化技術、計算機技術、感測器技術、資訊處理技術和光電氣液技術，具有先進性、複雜性和智慧型化特點，因此
不容許事件指建立故障樹過程中不容許發生的事件。（３）必
作者簡介：慄江（１９７７．６一），男，漢族，河南西平人，現在廣州南洋理工職業學院機電工程系任教，２０００年畢業於昆明理工大學自動化系自
動化專業，武漢大學動力與機械學院機械工程專業碩士，主要從事機電一體化技術教學和研究工作。
１７２ｆ科技視界
１機械與電子
科技視界２０１２年０５月第１３期
數控工具機故障具有如下幾個特點：
控銑床的輔助控制部分故障。採用故障樹分析法分析該故１）數控工具機故障遵循「馬鞍形」失效率曲線。在實際使用障，頂事件是ｚ向加工尺寸不穩定，中間事件是ｚ軸進給機中，所有的數控工具機都可認為存在三種不同失效率區域。
在械故障、ｚ軸電氣故障、系統軟引數故障、輔助控制裝置故障，數控工具機安裝除錯執行初期（１區），失效率較高，這需要９～
按照故障樹建立方法，畫出故障樹，定性分析得出最小割集１４個月的時間。有效壽命ｉｘ（２區）是數控工具機的穩定使用區為
域，故障率一般較低，即使發生故障，也是偶然孤立的，而且
多數是由於使用不當引起的。衰老區（３區）是數控工具機處於這些最小割集就是故障點。
不可修復的損壞區域，失效率隨時間的延續而急劇增加，數控工具機使用壽命達到極限。這時修復費用極高，已失去維修３結語
的意義。
數控工具機各種型別故障都可以採用故障樹分析法分析
２）數控工具機故障具有複雜性。數控工具機自身結構的複雜
故障，尋找故障點。採用故障樹分析法，建立各種數控工具機的性決定了數控工具機故障具有複雜性，儘管現代數控工具機普遍故障分析庫，不但降低了裝置維修難度，而且可減少維修人
配置功能強大的自診斷系統，一旦數控工具機出現故障，系統員，可有效解決數控工具機裝置故障後的修復問題，提高裝置
報警提示使用者去修理。但並非所有的故障都可以如此輕易的的利用率。ｅ
排除，例如以下幾種故障：（１）通過報警提示找到的「故障點」卻正常工作，一時無法確定故障點。（２）修復乙個故障點，但【參考文獻】
又出現了新的故障。（３）故障導致工具機無法正常工作，但卻無
［１］張梅軍．機械狀態檢測與故障診斷［ｍ】．北京：國防工業出版社，
任何報警提示。當出現複雜性的故障時，採用故障樹分析法２００８，３．
可以診斷出「故障點」。［２］劉永久．數控工具機故障診斷與維修技術：ｆａｎｕｃ系統［ｍ］．２版．北２．２故障樹分析法診斷例項
京：機械工業出版社，２０１０，２．
故障現象：數控銑床ｖ６００加工過程**現ｚ向尺寸不［３］趙太平．應用故障樹分析法診斷數控車床故障［ｊ］．裝置管理與維穩定，無任何報警顯示。
修。２００７（１）．
故障分析過程：影響數控銑床ｖ６００加工尺寸不穩定的［責任編輯：周娜］
因素有很多，包括機械故障、電氣故障、系統軟引數故障和數
（上接第２０５頁）
４．３下游河道進行疏浚加固，疏浚加固後河道寬１０ｍ，底板高程為８４．５ｍ，左右側擋牆頂高程為
５結語水工模型試驗在柏峰水庫除險加固溢洪道工程中得到
了較好的應用，工程設計單位依據試驗成果對消力池工程設計方案進行了修改，消力池擋牆高度降低了２．５ｍ，成功的解決了原先方案消力池擋牆高度過高將對河道附近村民日程生活產生影響的問題。為消力池工程的順利實施創造了有利
的條件，確保了水庫除險加固工程的順利實施。ｅ
【參考文獻】
溢洪道設計規範
［２］成都科技大學水力學教研室，編．水力學：上、下冊［ｍ】．２版．高等教育出版社
圖２溢洪道消力池工程最終設計布置圖
『３１浙江省水利河口研究院，編．義烏市柏峰水庫除險加固工程溢洪道消力池水工模型試驗研究報告
９０．３５ｍ一８８．７０ｍ．寬度１０ｍ一左岸擋牆採用直立
式，右岸擋牆採用半徑１２．５ｍ的圓弧式。［責任編輯：王洪澤］
科技視界ｌ１７３ｌ
故障樹分析法
一 概述 故障樹分析法是以故障樹作為模型分析導致裝置故障發生原因的最常用方法，此方法是把所研究的裝置故障狀態作為故障研究的目標，從系統到構件，再到零件，用邏輯推理的分析方法，自上而下做層層追蹤分析，找出直接導致故障發生的全部因素 中間事件 用恰當的邏輯符號把頂事件 中間事件和基本事件連線起來繪製的乙...
簡述數控工具機的故障排除方法
數控工具機是一種高效的自動化工具機，他綜合了計算機技術，自動化技術，伺服驅動，精密測量和精密機械等各個領域的新的技術成果，是一門新興的工業控制技術。由於其經濟效能好，生產效益高，在生產上處於越來越重要的地位。為了提高工具機的使用率，提高系統的有效度，本文結合工作實際 數控系統故障處置和維修的一般方法...
數控工具機電氣系統故障分析方法
摘要 故障分析與診斷是數控工具機故障排除過程的最重要環節,分析出了故障原因,問題也就迎刃而解。因此,故障分析方法對數控電氣維修工作十分重要。關鍵詞 數控維修故障分析裝置維修 1 數控系統的構成與特點 數控工具機控制系統主要由匯流排 cpu 電源 存貯器 操作面板和顯示屏 位控單元 plc單元以及資料...