现代多样化的加工需求使得数控机床朝着智能化、网络化的方向发展，传统的故障诊断技术已经不能满足数控机床的发展需求。针对现有故障诊断技术存在的局限性，对数控机床故障诊断建模与推理方法进行研究，设计并开发了数控机床故障诊断原型系统。研究数控机床故障诊断问题，对于提高数控机床的可靠性、将传统维修转变为预防性维修都具有重要的现实意义。　　本研究主要内容包括：⑴建立了包含约束关系的数控机床故障诊断层次结构模型。针对数控机床故障的层次性和相关性特点，基于多色集合理论构建数控机床故障诊断模型。用模型的层次式分解表示出故障的层次性，用模型节点间的约束关系表示出故障的相关性。应用多色集合理论对所建立的故障模型进行形式化分析，建立了数控机床刀架系统故障诊断层次结构模型。⑵对数控机床故障诊断模型进行故障推理与分析。针对数控机床故障诊断过程中的故障信息不完全、不精确以及诊断推理的不确定性问题，对基于模糊贝叶斯网络的推理方法进行了研究。基于多色集合故障模型构造贝叶斯网络；引入模糊理论对网络节点的故障状态、故障概率、条件概率表进行模糊描述；使用桶消元算法计算根节点后验概率，得出诊断结论：以数控机床刀架系统故障诊断推理过程为例，对研究的方法进行验证。⑶对数控机床故障关联规则进行挖掘。采用一种改进的频繁项集挖掘算法对数控机床历史维修数据进行挖掘，得到故障频繁模式和关联规则；所得到的挖掘结果，一方面可用于新故障案例的诊断；另一方面可指导数控机床的预防性维修；对数控机床刀架系统故障关联规则进行了挖掘。⑷设计并实现了数控机床故障诊断原型系统。根据故障诊断任务需求，对原型系统的总体结构、各模块组成与功能、采用的相关技术进行设计与开发，验证了本文所研究理论与方法的可行性与有效性。