数控机床是现代装备制造业的“工业母机”,代表了一个国家制造业的发展水平。近些年来,我国数控机床经历了突飞猛进的发展,但在中高档数控机床领域,国产机床市场份额要远低于进口机床,其主要原因之一是国产数控机床在可靠性方面与进口机床相比差距明显。因此,在《国家中长期科技发展规划纲要》和“中国制造2025”中均将高档数控机床列入重点支持领域,并提出“以提升质量和可靠性”为该领域的重要发展目标。而提高数控机床可靠性的关键在于提高关键功能部件的可靠性,盘式刀库机械手是加工中心功能重要、故障率高、维修困难的关键功能部件之一,对其进行可靠性研究对于提高加工中心整机的可靠性具有重要意义。可靠性研究要依赖于可靠性试验,可靠性试验是获取机床及功能部件故障数据的主要技术途径,但由于对常规应力下的可靠性试验周期长、获取数据较少,所以本文采用加速试验的方法对盘式刀库机械手进行可靠性研究。本文的主要研究内容如下:1)根据用户现场试验所采集的故障数据对盘式刀库机械手进行FMEA分析,找出对盘式刀库机械手影响较大的故障原因及故障机理,为后续加速试验加速应力的筛选提供依据。2)搭建盘式刀库机械手可靠性试验系统和状态信号监测系统。可靠性试验系统由盘式刀库机械手支撑结构件、电气控制系统、PLC及其上位工控机等组成;结合可靠性试验需监测的状态信号特征选取相关传感器,并基于DHDAS动态信号采集分析系统搭建刀库机械手状态信号监测系统,实现盘式刀库机械手可靠性试验过程的实时状态监测。3)研究制定基于全链重量谱和换刀频率的盘式刀库机械手多应力加速寿命试验程序加载谱。结合实验室前期根据工况载荷数据编制的盘式刀库机械手的工况载荷谱,兼顾刀盘承载总重及换刀频率的技术指标要求,在不改变其故障模式和故障机理的前提下,选取刀盘插刀总重和机械手换刀频率作为可靠性试验的加速应力,实现对刀库机械手在实际工况下的应力载荷的放大,并编制可靠性加速寿命试验的程序加载谱,以步进应力加载的方式对盘式刀库机械手进行加速寿命试验,并记录试验数据。4)研究建立盘式刀库机械手广义对数线性多应力加速模型,并求解各应力水平下的加速因子。对试验得到的故障数据进行等效折算,将步进应力加速寿命试验下的故障数据转化为恒定加速下的等效数据,建立基于威布尔分布的刀库机械手寿命分布模型,以及广义对数线性多应力加速模型,并利用极大似然估计法求解出寿命分布模型和加速模型中的未知量,以此来计算出正常工况下盘式刀库机械手的MTBF,最终得出各应力水平下的加速因子。