加工中心是一种具有加工复杂工艺、高精度要求的数控机床，能以的 效率完成多个加工任务。作为典型的现代制造系统设备，加工中心的故障种类 繁多、模式各异。根据加工中心的基本结构以及工作原理，参照加工中心的模 块化方法可将加工中心分为主轴系统S，刀库M，进给系统J，数控系统NC， 液压系统D，电气系统V，气动系统G，润滑系统L，冷却系统W，排肩系统 K，工作台T，防护装置Q。加工中心部位代码及其组成结构如表2.2所示。当 加工中心的某一子系统发生故障时，加工中心将产生相应的故障模式，影响其 正常工作。所以要想保证加工中心的可用性，必须保证加工中心所有子系统都 处于正常的工作状态。加工中心的总体构造图、系统功能关系图及故障模式划 分分别如图2.14、2.15和表2.2所示：

2.5.2加工中心故障分析

根据采集的109个VDL-1000型号CNC加工中心现场故障数据进行统计分析，计 算求得加工中心各故障部位（子系统）发生故障次数的频率分布如表2.3所示。

对每个故障的故障原因进行分析获得加工中心部分故障模式的前因故障。

2.5.3加工中心子系统故障相关性建模

根据加工中心关联故障分析、子系统序号及有向图理论构建故障传递关系模 型和故障传递有向图分别如图2.16、2.17所示：

2.5.4子系统相关性影响度与被影响度计算

根据之前对加工中心子系统的划分，可以分为主轴系统S，刀库M，进给 系统J，数控系统NC，液压系统D，电气系统V，气动系统G，润滑系统L， 冷却系统W，排肩系统K，工作台T，防护装置Q共12个子系统，对其进行 编号进行故障传播分析，子系统及其可能的故障传播方向如表2.4所示：

由于PR值与故障相关影响度CI值的传递机理是相反的，那么需要对邻接 矩阵C进行一次转置得到转置邻接矩阵CT，进而得到概率转移矩阵的转置矩

结果表明进给系统、刀库系统和主轴系统的被影响度比较高，这些子系统 属于执行机构，最容易受到其他子系统故障的影响；电气系统、润滑系统、液 压系统、气动系统等子系统的影响度比较高，它们属于动力或控制系统，当这 些子系统出现故障时容易影响其他子系统出现故障征兆，对整个加工中心具有 较强的危害性。

2.6本章小结

本章首先介绍了有向图的相关概念，用图来表征子系统的相关关系，在此 基础上引申出邻接矩阵的概念，通过对数控加工中心进行子系统划分和故障分析， 查阅相关故障诊断手册构建故障传递有向图，从客观上反映了子系统之间的故 障相关性。基于加工中心故障相关有向图模型，借助Pagerank算法来求解基于 相关故障的子系统影响度、被影响度指标，虽然基于Pagemnk算法的子系统相 关度计算也存在局限性，是一种比较理想的计算方式，但是这种算法为基于故 障相关的加工中心可靠性研究指明了 一个新的方向。筛选出故障影响度比较高 的子系统能够对多故障时的故障源定位起到指导作用，筛选出故障被影响度比 较高的子系统能够对传统的子系统可靠性建模进行改进，有利于更准确地进行 子系统的可靠性评价。