链式刀库及机械手自动换刀装置（以下简称链式刀库）是影响加工中心可靠性水平的关键功能部件之一。据统计，国产链式刀库的可靠性远低于国外同类产品，导致了国产加工中心的可靠性无法达到国际先进水平，限制了数控机床行业的发展。实验室加速试验是评估数控机床功能部件可靠性的有效方法之一，通过研制可靠性试验系统可以进行台架加速试验，主动激发故障，短期内发现其薄弱环节，有针对性的提出改进措施。本文结合吉林省科技发展计划课题“数控机床关键功能部件系列可靠性试验系统的研制”，研制链式刀库可靠性试验系统，并开展刀库状态监测研究。通过实验室台架加速试验可以激发刀库故障，收集故障数据。本文的主要研究内容包括：（1）研制可靠性试验系统的硬件系统，包括机械系统和电气系统。采用机械主轴与链式刀库配合实现自动换刀功能，对二者的支撑结构分别进行有限元分析，并保证机械手刀臂轴线与主轴轴线的同轴度；设计试验系统的电气原理图，并构建电气系统，系统以PLC作为下位机、工业控制计算机为上位机对刀库换刀过程实施控制。（2）开发可靠性试验系统的软件系统，包括下位机和上位机的控制程序。根据链式刀库换刀时序图编写下位机PLC换刀程序，实现一次完整的选刀、换刀过程；使用Visual C++软件编写上位机试验程序，完成下位机控制、试验模式选择、试验数据显示和数据库管理等功能。（3）研制链式刀库的状态监测系统。通过无线振动传感器监测机械手卡刀故障，并进行试验分析。用经验模态分解法对原始振动信号进行去噪预处理，再用短时傅里叶变换（Hamming窗函数）分析信号的时频特性，分别绘制机械手空刀和满刀两种情况下的能量谱图，并提取信号特征，进行卡刀状态识别。本文研制的可靠性试验与状态监测系统为研究链式刀库的可靠性提供了试验条件，具有重要的工程实践意义。