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加工中心是一種具有加工復(fù)雜工藝、高精度要求的數(shù)控機床，能以的 效率完成多個加工任務(wù)。作為典型的現(xiàn)代制造系統(tǒng)設(shè)備，加工中心的故障種類 繁多、模式各異。根據(jù)加工中心的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理，參照加工中心的模 塊化方法可將加工中心分為主軸系統(tǒng)S，刀庫M，進給系統(tǒng)J，數(shù)控系統(tǒng)NC， 液壓系統(tǒng)D，電氣系統(tǒng)V，氣動系統(tǒng)G，潤滑系統(tǒng)L，冷卻系統(tǒng)W，排肩系統(tǒng) K，工作臺T，防護裝置Q。加工中心部位代碼及其組成結(jié)構(gòu)如表2.2所示。當(dāng) 加工中心的某一子系統(tǒng)發(fā)生故障時，加工中心將產(chǎn)生相應(yīng)的故障模式，影響其 正常工作。所以要想保證加工中心的可用性，必須保證加工中心所有子系統(tǒng)都 處于正常的工作狀態(tài)。加工中心的總體構(gòu)造圖、系統(tǒng)功能關(guān)系圖及故障模式劃 分分別如圖2.14、2.15和表2.2所示：

2.5.2加工中心故障分析

根據(jù)采集的109個VDL-1000型號CNC加工中心現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計 算求得加工中心各故障部位（子系統(tǒng)）發(fā)生故障次數(shù)的頻率分布如表2.3所示。

對每個故障的故障原因進行分析獲得加工中心部分故障模式的前因故障。

2.5.3加工中心子系統(tǒng)故障相關(guān)性建模

根據(jù)加工中心關(guān)聯(lián)故障分析、子系統(tǒng)序號及有向圖理論構(gòu)建故障傳遞關(guān)系模 型和故障傳遞有向圖分別如圖2.16、2.17所示：

2.5.4子系統(tǒng)相關(guān)性影響度與被影響度計算

根據(jù)之前對加工中心子系統(tǒng)的劃分，可以分為主軸系統(tǒng)S，刀庫M，進給 系統(tǒng)J，數(shù)控系統(tǒng)NC，液壓系統(tǒng)D，電氣系統(tǒng)V，氣動系統(tǒng)G，潤滑系統(tǒng)L， 冷卻系統(tǒng)W，排肩系統(tǒng)K，工作臺T，防護裝置Q共12個子系統(tǒng)，對其進行 編號進行故障傳播分析，子系統(tǒng)及其可能的故障傳播方向如表2.4所示：

由于PR值與故障相關(guān)影響度CI值的傳遞機理是相反的，那么需要對鄰接 矩陣C進行一次轉(zhuǎn)置得到轉(zhuǎn)置鄰接矩陣CT，進而得到概率轉(zhuǎn)移矩陣的轉(zhuǎn)置矩

結(jié)果表明進給系統(tǒng)、刀庫系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)的被影響度比較高，這些子系統(tǒng) 屬于執(zhí)行機構(gòu)，容易受到其他子系統(tǒng)故障的影響；電氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、液 壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等子系統(tǒng)的影響度比較高，它們屬于動力或控制系統(tǒng)，當(dāng)這 些子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時容易影響其他子系統(tǒng)出現(xiàn)故障征兆，對整個加工中心具有 較強的危害性。

2.6本章小結(jié)

本章首先介紹了有向圖的相關(guān)概念，用圖來表征子系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)系，在此 基礎(chǔ)上引申出鄰接矩陣的概念，通過對數(shù)控加工中心進行子系統(tǒng)劃分和故障分析， 查閱相關(guān)故障診斷手冊構(gòu)建故障傳遞有向圖，從客觀上反映了子系統(tǒng)之間的故 障相關(guān)性。基于加工中心故障相關(guān)有向圖模型，借助Pagerank算法來求解基于 相關(guān)故障的子系統(tǒng)影響度、被影響度指標，雖然基于Pagemnk算法的子系統(tǒng)相 關(guān)度計算也存在局限性，是一種比較理想的計算方式，但是這種算法為基于故 障相關(guān)的加工中心可靠性研究指明了 一個新的方向。篩選出故障影響度比較高 的子系統(tǒng)能夠?qū)Χ喙收蠒r的故障源定位起到指導(dǎo)作用，篩選出故障被影響度比 較高的子系統(tǒng)能夠?qū)鹘y(tǒng)的子系統(tǒng)可靠性建模進行改進，有利于更準確地進行 子系統(tǒng)的可靠性評價。