由图 1.1、图 1.2、图 1.3 知：2015 年，中国机床消费、生产及进口排名均世界第一。在消费方面，中国的机床消费甚至比排名第二位至第六位国家的总和还多；在生产方面，中国机床生产总额是排名第二的日本的 1.6 倍；然而，在出口方面，中国只排在了第四位，并且只是排名第一位国家德国机床出口额的 36%左右。和德国、日本有较大差距。由此说明，虽然我国机床行业得到了飞速发展，但处于大而不强的局面。《中国制造 2025》更是一针见血的指出了我国数控机床目前发展的瓶颈：国内机床大部分性能指标都可以与国外先进机床相媲美，但国内数控机床可靠性和精度保持性差[7]。目前，国外数控机床整机的 MTBF 普遍高于 2000 小时，而 2009 年我国确立的国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”的目标在十二五末 MTBF 才能达到 1500多小时，差距较大。因此，提高国产数控机床可靠性水平是当前机床发展急需解决的问题。
第 2 章 数控机床用户现场可靠性试验数据采集与可靠性评估
2.1 引言
用户现场可靠性试验按试验截尾方式不同可分为可靠性定数截尾试验与可靠性定时截尾试验。可靠性定数截尾试验要求试验进行到事先确定的故障个数即停止试验。定数截尾试验获得的故障数是固定的，便于试验数据的统计分析，但其试验周期是随机不可控的，使试验人员无法预估试验费用和试验周期等，造成试验计划制订困难。可靠性定时截尾试验是指试验进行到事先规定的时间即停止试验，其试验周期是可控的，能够使试验人员易于控制可靠性试验的进程，能够对试验费用、资源等预先调配，使试验有序、有计划的进行与管控。对于数控机床用户来说，为了尽可能降低可靠性试验对企业正常生产的影响，更希望可靠性试验有明确的可靠性试验周期。因此用户现场可靠性试验一般采用定时截尾试验方法。2.2 数控机床用户现场可靠性试验数据采集
数控机床可靠性试验数据是指在各种可靠性活动中能够描述数控机床可靠性水平和状况的各种相关数据，可以是文字、符号、数字、图表等。准确收集数控机床可靠性试验数据能够为产品的改进设计、生产提供信息，为管理人员提供生产决策，为提高可靠性、改进维修性提供依据。数控机床可靠性试验数据具有以下特点：（1）随机性，即数控机床故障的发生是随机的，可以用随机变量来表示，以数理统计理论进行分析；（2）有价性，数控机床试验数据的收集需要大量的人力、物力和财力支持，数据的收集的成本较高；（3）时效性，试验采集的数据与数控机床所处的全生命周期阶段的特点是相对应的，同时，数控机床技术也在不断发展，在经历较长时间后，原来的试验数据就不能完全反应现有数控机床的特点了，因此试验数据具有时效性。（4）时间性，即数控机床试验数据的采集通常用时间来描述，这里的时间指的是广义的时间，如换刀时间、换刀次数、生产时间、故障时间等[85]。第 3 章 考虑工况差异的数控机床可靠性建模.........33
3.1 引言...........333.2 考虑工况差异的数控机床可靠性建模.........33
3.3 实例分析.............47
3.4 本章小结............60
第 4 章 考虑定时截尾数据的数控机床可靠性 Bootstrap 区间估计...........61
4.1 前言.......61
4.2 数控机床定时截尾试验时的故障时间数据............61
4.3 数控机床可靠性模型.......63
4.4 模型参数的点估计..............63
第 5 章 数控机床可靠性评估试验的试验周期设计........85
5.1 数控机床可靠性试验计划分析...........85
5.2 可靠性试验周期设计判据..........87
5.3 基于 Bootstrap 方法的数控机床可靠性试验周期设计............. 89
5.4 实例分析........93
第 5 章 数控机床可靠性评估试验的试验周期设计
5.1 数控机床可靠性试验计划分析
在数控机床可靠性试验前应该制定详细的可靠性试验计划，拟定试验样品抽取、试验程序制定、故障判据、试验周期、试验条件、试验数据处理等各项试验原则[171]。可靠性试验计划主要包括以下内容：（1）确定被试数控机床规定的可靠性指标通常以被试机床的 MTBF 的点估计和区间估计作为数控机床可靠性的评价指标。（2）确定被试数控机床可靠性试验的条件数控机床可靠性试验条件通常包括：可用于试验的数控机床数量、型号、数控机床能够用于可靠性试验的时间、数控机床所处的应力环境、维修条件等。不同的试验目的对试验条件的要求是不同的。例如，当试验以检测数控机床安全性为试验目的时，试验条件应是在使用条件下应力最大的情况，这里的使用条件一般在数控机床使用说明书中有明确规定。（3）确定试验中对数控机床性能的检测要求及指标数控机床性能一般由各子系统的性能来体现，如主轴系统、自动换刀装置、进给系统、电气装置、冷却润滑装置等子系统的性能。在试验前要确定对这些性能的检测方法、检测工装以及检测要求，要达到的相应的具体的指标。对于要检测的性能，要制定监测点以及监测周期、检测的手段等。5.2 可靠性试验周期设计判据
产品进行可靠性试验时，合理的可靠性试验周期设计不仅应使试验费用尽可能低，而且也应使可靠性试验评估精度达到预先设定的精度要求。在实际的产品可靠性试验中，由于产品可靠性试验目的不同或被试产品类型的差异，其可靠性试验周期设计方法往往也是不同的。无论是什么样的试验周期设计方法，其试验周期的确定都有一个判定规则——判据。可靠性试验周期设计判据也可以解释为：确定可靠性试验进行到特定时间停止的依据。不同的试验周期设计方法，其判据也是不同的。（1）平均故障间隔工作时间 MTBF 的瞬时值---可靠性增长试验的试验周期确定方法....
第 6 章 总结与展望
本文结合国家科技重大专项课题，以国产数控机床为研究对象，研究并制定了数控机床用户现场可靠性定时截尾试验时工况信息采集流程和方法，提出了一种考虑工况差异的数控机床可靠性建模方法；进一步提出了一种基于 Bootstrap 重抽样的数控机床可靠性的区间估计方法；研究并给出了一种数控机床可靠性试验周期设计方法。本文主要研究成果如下：（1）在分析数控机床用户现场可靠性试验特点的基础上，提出了数控机床工况信息采集流程和方法。设计了故障信息与工况信息记录的对应标识方法，使现场试验得到的故障信息与工况信息准确对应。以用户现场可靠性试验不能影响用户正常生产为前提条件，提出了切削力、换刀次数、切削液等工况信息的采集与数据分析方法。对用户现场定时截尾试验获得的故障数据进行了未考虑工况差异的数控机床可靠性建模与评估。
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参考文献（略）
