基于Bootstrap改进的机床主轴可靠性建模

来源：计算机集成制造系统杂志2025年第9期北京时间：

作者：张孟, 李传军, 苗百然, 董颖怀, 杨保鹏, 李演刚

单位：1.天津科技大学机械工程学院2.天津中德应用技术大学机械工程学院

摘要：随着数控机床主轴故障率的下降,针对正常工况的机床来说,想要获得大量的样本故障数据愈加困难,因此针对小样本数据的主轴平均故障间隔时间(MTBF)估计尤为关键。目前已有很多Bootstrap(自助法)的改进方法研究,但是多数抽样方式集中于数据区间内,没有考虑向分组区间外扩充。文中采用改进Bootstrap法在三个方向上扩充原始样本,利用扩充后的样本来估计威布尔分布的尺度参数和形状参数,进而计算机床主轴的MTBF,将其值与改进前的自助法进行比较,改进后的方法既能提升数据扩容效率,又能提高MTBF估计精度,结合相关系数法不仅拓展了初值范围,而且简化了位移参数估计过程,因此建立三参数威布尔分布模型,得到更加精确的数控机床主轴可靠性参考指标,对工程实践有较高的参考价值。

关键词：平均故障间隔时间,数控机床主轴,小样本,Bootstrap法,三参数威布尔

基金资助：天津市教委科研计划重点资助项目(2020ZD05)。