GB∕T 32245-2015 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 可靠性測(cè)試與評(píng)定

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測(cè)試與評(píng)定2015-12-10發(fā)布IGB/T32245—2015 12術(shù)語(yǔ)和定義 13抽樣 33.1抽樣方案 33.2抽樣要求 34測(cè)試方案 34.1概述 4.2定時(shí)測(cè)試方案 4.3序貫測(cè)試方案 5測(cè)試方式 5.1分類 95.2實(shí)際負(fù)載測(cè)試 95.3模擬負(fù)載測(cè)試 95.4測(cè)試方式選擇 6測(cè)試條件 6.1概述 6.2實(shí)際負(fù)載測(cè)試條件 6.3模擬負(fù)載測(cè)試條件 6.4測(cè)試條件容差 6.5測(cè)試設(shè)施和儀器 7測(cè)試流程 8測(cè)試的加工程序 139狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信息記錄 139.1狀態(tài)監(jiān)測(cè) 9.2信息記錄 10故障判據(jù)及故障處理 13 10.2關(guān)聯(lián)故障 10.3非關(guān)聯(lián)故障 1410.4有替換測(cè)試故障處理 11測(cè)試報(bào)告 附錄A(資料性附錄)可靠性測(cè)評(píng)簡(jiǎn)便方案 15附錄B(資料性附錄)定時(shí)及序貫測(cè)試方案點(diǎn)估計(jì)與單邊下限估計(jì) ⅡGB/T32245—2015附錄C(規(guī)范性附錄)序貫測(cè)試方案置信區(qū)間上下限系數(shù) 17附錄D(資料性附錄)可靠性測(cè)試記錄表 附錄E(資料性附錄)可靠性測(cè)試故障記錄表 27附錄F(資料性附錄)故障分析表 28附錄G(資料性附錄)可靠性測(cè)試結(jié)論表 29參考文獻(xiàn) Ⅲ1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測(cè)試與評(píng)定的要求及方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，類似的數(shù)控系統(tǒng)可參照本標(biāo)準(zhǔn)。2術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)numericalcontrolsystemofmachinetool采用數(shù)值控制方式控制機(jī)床加工功能的控制系統(tǒng)。注1:改寫GB/T26220—2010,定義3.1?？煽啃詒eliability數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。平均故障間工作時(shí)間meanoperatingtimebetweenfailures;MTBF相鄰故障間工作時(shí)間的數(shù)學(xué)期望，也指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間或平均故障間隔時(shí)間。影響數(shù)控系統(tǒng)模塊、元器件失效率的電、熱、機(jī)械等負(fù)載。2MTBF的置信區(qū)間demonstratedMTBFinterval在測(cè)試條件下MTBF真值的可能范圍，即在所規(guī)定的置信度下MTBF的區(qū)間估計(jì)值。6總測(cè)試時(shí)間與關(guān)聯(lián)故障數(shù)的相對(duì)值。MTBF檢驗(yàn)下限lowertestMTBF可接收的最低MTBF值。若設(shè)備的MTBF真值不大于檢驗(yàn)下限θ?,則設(shè)備被接收的概率至多為100β%。產(chǎn)品的MTBF檢驗(yàn)下限取值等于產(chǎn)品MTBF的最低可接受值。若產(chǎn)品的MTBF真值不小于檢驗(yàn)上限θ,則產(chǎn)品被接收的概率至少為100(1-a)%。[GJB899A—2009,定義3.4]用規(guī)定的可靠性預(yù)計(jì)方法確定的MTBF值。aMTBF真值不小于檢驗(yàn)上限θ?時(shí)，判定MTBF真值小于檢驗(yàn)上限θ。的最大概率。βMTBF真值小于檢驗(yàn)下限θ?時(shí)，判定MTBF真值不小于檢驗(yàn)下限θ?的最大概率。dMTBF的檢驗(yàn)上限θ與檢驗(yàn)下限θ?的比值。3機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測(cè)試的樣本大小為批產(chǎn)品的10%,且一般不少于兩臺(tái)(套)、不超過20臺(tái)(特d)檢驗(yàn)上限θe)鑒別比d;測(cè)試方案的參數(shù)是統(tǒng)計(jì)MTBF測(cè)試值的必要信息。由于抽樣測(cè)試只能在一定程度上反映批量產(chǎn)4定時(shí)測(cè)試方案包括9個(gè)小方案，內(nèi)容如表1所示。d總測(cè)試時(shí)間Taβ12334526378293當(dāng)總測(cè)試時(shí)間達(dá)到表1中選定統(tǒng)計(jì)方案所對(duì)應(yīng)的測(cè)試時(shí)間時(shí)，若測(cè)試中出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障數(shù)不小于X2-crz(2r+2)--自由度為(2r+2)的X2分布的(1-C)/2上側(cè)分位數(shù)，可5X2?+c/z(2r)——自由度為2r的X2分布的(1+C)/2上側(cè)分位數(shù)，可查X2分布表序貫測(cè)試方案包括8個(gè)小方案，具體如表2所示。其中r。和T。為最大關(guān)聯(lián)故障數(shù)和最大總測(cè)試決策風(fēng)險(xiǎn)鑒別比d最大總測(cè)試時(shí)間aβa’β’1見表32見表333見表364見表35見表376見表337見表378見表33序貫測(cè)試方案判決依據(jù)如表3所示。在測(cè)試過程中，如果可以根據(jù)發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)與對(duì)應(yīng)的總測(cè)試時(shí)間做出判決，便可結(jié)束測(cè)試。例如某測(cè)試采用方案1,測(cè)試過程中在發(fā)生第10個(gè)關(guān)聯(lián)故障時(shí)總測(cè)試時(shí)間為5θ?,因此根據(jù)表3做出拒收判決，結(jié)束測(cè)試。如果發(fā)生第10個(gè)關(guān)聯(lián)故障時(shí)總測(cè)試時(shí)間為6方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間01234 56789方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間09123456787表3(續(xù))方案3(a=0.1,β=0.1,d=3)r判決時(shí)間r判決時(shí)間04152637 方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間0123456789方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間0516273848表3(續(xù))方案6(a=0.2,β=0.2,d=3)r判決時(shí)間r判決時(shí)間拒收T≤T,接收T≥T,拒收T≤T,接收T≥T,0213方案7(a=0.3,β=0.3,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間拒收T≤T,接收T≥T,拒收T≤T,接收T≥T,04152 63方案8(a=0.3,β=0.3,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間T拒收T≤T,接收T≥T,拒收T≤T,接收T≥T,0213如根據(jù)表3做出接收判決，則MTBF置信度為C的置信區(qū)間按式(5)和式(6)計(jì)算： (5) (6)T.——置信區(qū)間置信度為C,關(guān)聯(lián)故障為r時(shí)的置信下限系數(shù)，從附錄C的表 置信區(qū)間置信度為C,關(guān)聯(lián)故障為r時(shí)的置信上限系數(shù)，從附錄C的表由于序貫測(cè)試過程中任何時(shí)刻發(fā)生的故障都可能導(dǎo)致拒收判決，因此拒收判決不一定在表3中判決時(shí)間T,發(fā)生。如做出拒收判決時(shí)總測(cè)試時(shí)間T介于表3中所用統(tǒng)計(jì)方案的判決時(shí)間T-1和T,(T,的下標(biāo)r為表3中的關(guān)聯(lián)故障數(shù)，T,-1只表示表3中在次序上緊跟在T,之前的上一個(gè)數(shù)值為9θ?=θL(C,T)θ? (7)θu=θu(C,T)θ? (8)θπ(C,T)=θL(C,T-1)+[θ?(C,T,)-θπ(C,T-)]·(T (9)θu(C,T)=θu(C,T-)+[θu(C,T,)-θu(C,T-)]·( 5測(cè)試方式測(cè)試各方可自行商定測(cè)試方式。6測(cè)試條件測(cè)試條件為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品可靠性測(cè)試的各種環(huán)境條件，包括但不限于下列內(nèi)容：實(shí)際負(fù)載測(cè)試條件以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件為依據(jù)。除測(cè)試各方另有約定外，實(shí)際負(fù)載測(cè)試條件應(yīng)按以下優(yōu)先順序選擇確定：a)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)規(guī)范；b)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載測(cè)試條件參考值(見表4);c)其他相關(guān)規(guī)范。表4實(shí)際負(fù)載測(cè)試條件參考值條件類型0℃~40℃測(cè)試開始前施加，10%～95%(無(wú)凝露)交流輸入電源額定電壓測(cè)試開始前施加，交流輸入電源額定電源電壓波動(dòng)范圍(0.85～1.1)×標(biāo)稱值電源頻率波動(dòng)范圍由測(cè)試各方商定振動(dòng)方向坐標(biāo)軸方向表4(續(xù))條件類型由測(cè)試各方商定≤10次/軸電磁環(huán)境條件接觸放電±4kV,空氣放電士8kV。每次連續(xù)10下以上，每下中間隔不小于1s,總次數(shù)由測(cè)試各方自行約定由測(cè)試各方商定對(duì)下列端口/接口施加，每次持續(xù)1min以上，總次數(shù)測(cè)機(jī)電源線):2kV/5kHz;c)計(jì)算機(jī)信號(hào)端口/接口(RS232/485、USB、鍵盤線、雷擊浪涌對(duì)下列端口/接口施加，每次間隔1min以上，總次數(shù)測(cè)合),2kV(線-地耦合);1kV(線-地耦合)電壓暫降/短時(shí)中斷自行約定；b)電壓暫降：降幅不大于(交流電源電30%,持續(xù)時(shí)間不大于500ms,每次間隔時(shí)間不小于10s,次數(shù)由測(cè)試各方自行約定a)頻率范圍：80MHz～1000MHz;b)場(chǎng)強(qiáng)：10V/m;c)信號(hào)調(diào)幅80%;d)幅度調(diào)制AM(1kHz)a)頻率范圍：0.15MHz～80MHz;b)射頻電壓10V;c)信號(hào)調(diào)幅80%;d)幅度調(diào)制AM(1kHz)工頻電磁場(chǎng)a)頻率：50Hz;負(fù)載慣量由測(cè)試各方自行約定由測(cè)試各方商定負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載占空比由測(cè)試各方自行約定注：不同測(cè)試方式和被測(cè)樣本情況下，可根據(jù)需要對(duì)測(cè)試條件的類型進(jìn)行增減。模擬負(fù)載測(cè)試條件以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行條件為依據(jù)。具體測(cè)試條件的確定可參照6.2。應(yīng)當(dāng)a)其精度至少應(yīng)為被測(cè)參數(shù)容差的三4)經(jīng)過非質(zhì)量修復(fù)后仍有2)或3)的情況。d)根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)規(guī)范或第6章的要求施加測(cè)試條件。g)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的內(nèi)容見第9章。監(jiān)控過程中如果發(fā)生故障(故障判據(jù)見第10章),應(yīng)如實(shí)記j)批準(zhǔn)的測(cè)試程序中明確的其他非關(guān)聯(lián)故障；(資料性附錄)可靠性測(cè)評(píng)簡(jiǎn)便方案A.1方案內(nèi)容可靠性測(cè)評(píng)簡(jiǎn)便方案是根據(jù)總測(cè)試時(shí)間及發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)來判斷測(cè)試樣本的可靠性實(shí)測(cè)值與目標(biāo)值(由測(cè)試各方在測(cè)試前給定)的關(guān)系。測(cè)試樣本的可靠性實(shí)測(cè)值不小于目標(biāo)值時(shí)，各變量之間的關(guān)系如式(A.1)所示。為了便于應(yīng)用，將式(A.1)進(jìn)行變換，如式(A.2)所示。即當(dāng)測(cè)試樣本可靠性目標(biāo)值(MTBFo)和置信度(C)已知時(shí)，發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)與最小的總測(cè)試時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的。A.2方案應(yīng)用示例已知MTBFo=20000h,置信度為0.9,測(cè)試樣本為20臺(tái)套，假定要求MTBFr≥20000h,試計(jì)算不發(fā)生關(guān)聯(lián)故障每臺(tái)測(cè)試樣本的平均測(cè)試時(shí)間則為T/20≥46050h/2每臺(tái)測(cè)試樣本的平均測(cè)試時(shí)間則為T/20≥77800h/即在不發(fā)生故障的情況下，最小的總測(cè)試時(shí)間為77800h,折合單臺(tái)樣本平均測(cè)試時(shí)間3890h。如測(cè)試結(jié)束時(shí)發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)為0,則MTBF的點(diǎn)估計(jì)值按式(B.2)計(jì)算：?=3T………………Xi-c(2r+2)——自由度為2r+2的X2分布的(1-C)上側(cè)分位數(shù)，可查X2分布表獲得；Xi-c(2r)——自由度為2r的X2分布的(1-C)上側(cè)分位數(shù)，可查X2分布表獲得；序貫測(cè)試方案置信區(qū)間上下限系數(shù)序貫測(cè)試接收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)見表C.1。表C.1序貫測(cè)試接收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間00 12233445566778899方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間00112233445566778899表C.1(續(xù))方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間方案3(a=0.1,β=0.1,d=3)r判決時(shí)間r判決時(shí)間0011233445566方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間01123344566778899表C.1(續(xù))方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間001223344556677方案6(a=0.2,β=0.2,d=3)r判決時(shí)間r判決時(shí)間001122方案7(a=0.3,β=0.3,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間01122334455表C.1(續(xù))方案8(a=0.3,β=0.3,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間00122序貫測(cè)試拒收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)見表C.2。表C.2序貫測(cè)試拒收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間66778899表C.2(續(xù))方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間方案2(α=0.1,β=0.1,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間3344566667777方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間889999方案3(a=0.1,β=0.1,d=3)r判決時(shí)間r判決時(shí)間22334444555566667777方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間33445566778899方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間2233444455556666表C.2(續(xù))方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間77778888方案6(a=0.2,β=0.2,d=3)r判決時(shí)間r判決時(shí)間22333333方案7(a=0.3,β=0.3,d=1.5)r判決時(shí)間r判決時(shí)間334455666666方案8(a=0.3,β=0.3,d=2)r判決時(shí)間r判決時(shí)間333333(資料性附錄)可靠性測(cè)試記錄表可靠性測(cè)試記錄表如表D.1所