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(jī)床，能以最快的 效率完成多個(gè)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(lèi) 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(kù)M，進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)G，潤(rùn)滑系統(tǒng)L，冷卻系統(tǒng)W，排肩系統(tǒng) K，工作臺(tái)T，防護(hù)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(shí)，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(gè)VDL-1000型號(hào)CNC加工中心現(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì) 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。

表2.3故障部位因素頻率表

部位 代碼	機(jī)床 部位	故障 頻次	故障 頻率	部位 代碼	機(jī)床 部位	故障 頻次	故障 頻率
J	進(jìn)給系統(tǒng)	31	0.2844	G	氣動(dòng)系統(tǒng)	4	0.0367
M	刀庫(kù)	27	0.2477	Q	防護(hù)系統(tǒng)	3	0.0275
S	主軸系統(tǒng)	14	0.1284	W	冷卻系統(tǒng)	3	0.0275
K	排屑系統(tǒng)	12	0.1101	L	潤(rùn)滑系統(tǒng)	3	0.0275
V	電氣系統(tǒng)	6	0.0550	D	液壓系統(tǒng)	0	0
CNC	數(shù)控系統(tǒng)	6	0.0550	T	工作臺(tái)	0	0

對(duì)每個(gè)故障的故障原因進(jìn)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(hào)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(jì)算

根據(jù)之前對(duì)加工中心子系統(tǒng)的劃分，可以分為主軸系統(tǒng)S，刀庫(kù)M，進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)G，潤(rùn)滑系統(tǒng)L， 冷卻系統(tǒng)W，排肩系統(tǒng)K，工作臺(tái)T，防護(hù)裝置Q共12個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行 編號(hào)進(jìn)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(jī)理是相反的，那么需要對(duì)鄰接 矩陣C進(jìn)行一次轉(zhuǎn)置得到轉(zhuǎn)置鄰接矩陣CT，進(jìn)而得到概率轉(zhuǎn)移矩陣的轉(zhuǎn)置矩

結(jié)果表明進(jìn)給系統(tǒng)、刀庫(kù)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(jī)構(gòu)，最容易受到其他子系統(tǒng)故障的影響；電氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液 壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等子系統(tǒng)的影響度比較高，它們屬于動(dòng)力或控制系統(tǒng)，當(dāng)這 些子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)容易影響其他子系統(tǒng)出現(xiàn)故障征兆，對(duì)整個(gè)加工中心具有 較強(qiáng)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(lái)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(guò)對(duì)數(shù)控加工中心進(jìn)行子系統(tǒng)劃分和故障分析， 查閱相關(guān)故障診斷手冊(cè)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?；诩庸ぶ行墓收舷嚓P(guān)有向圖模型，借助Pagerank算法來(lái)求解基于 相關(guān)故障的子系統(tǒng)影響度、被影響度指標(biāo)，雖然基于Pagemnk算法的子系統(tǒng)相 關(guān)度計(jì)算也存在局限性，是一種比較理想的計(jì)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(gè)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(shí)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(jìn)行改進(jìn)，有利于更準(zhǔn)確地進(jìn)行 子系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)。

 

本文采摘自“基于故障率相關(guān)的加工中心的可靠性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！

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