数控机床是制造复杂且精密零件的主要设备,主轴作为数控机床的关键部件,其性能的优劣将会影响加工中心的整体可靠性,目前对于主轴的研究大多在空转条件下进行,而切削工况下主轴的状态和空转有较大区别,所以本文主要对主轴在切削工况下进行研究。由于主轴内部结构复杂,在对其运行状态进行监测时经常很困难,同时受加工环境等因素的影响,单一的监测信号往往不能对主轴不同故障进行有效识别。故本文研究了转子感知传感器对主轴状态进行监测,同时研究多类主轴监测信号对主轴故障进行识别,主要研究内容如下:（1）对主轴系统采用传递矩阵法建立其动力学模型,使用MATLAB软件对主轴系统进行编程求解固有频率,对比分析了仅主轴、安装刀柄和安装刀具三种不同情况的固有频率变化;然后再使用有限元软件ANSYS计算固有频率。对传递矩阵法和有限元法求解结果进行误差对比,同时分析主轴的临界转速。最后借助于锤击法模态实验和有限元模态分析技术,评估安装上转子感知传感器后刀柄的动态特性。（2）进行了基于轴心轨迹的空转和切削工况下主轴回转精度研究,首先采用电涡流位移传感器对主轴信号进行采集,然后经过误差分离后对回转精度值进行评定。同时运用了新型转子感知传感器,该传感器可以直接安装在主轴上,随着主轴的转动而转动,可以更好的感知主轴的状态信号,通过信号分析对主轴回转精度值进行评定。最后在空转工况下将两种传感器计算出的回转精度值和美国Lion仪器所测的值进行对比,验证方法的有效性。同时采用两种传感器测量了主轴切削状态下的回转精度值。（3）采用多源信号对主轴故障进行识别,通过对信号进行特征提取,并且对所选的特征进行筛选,筛选出能明显区分主轴不同故障的特征,然后将所选特征降维后构成特征集输入到神经网络中进行训练和测试,分析结果表明多源信号比单一信号能更准确的识别主轴的不同故障。（4）利用LABVIEW和MATLAB软件搭建了主轴状态评价系统,主要功能有信号采集、信号处理、误差分离、回转精度评定、故障识别等。利用该系统可以实时观察主轴的回转精度值,还可以对主轴的故障进行诊断,通过实验和美国Lion仪器进行了对比,验证了系统的可行性。