刀库及自动换刀装置作为高档加工中心和龙门机床的重要组成部分,主要功能是实现主机加工过程中的刀具存储和与主轴刀柄更换工作,是加工中心十分重要的功能部件之一。本文以链式刀库及自动换刀装置为对象,主要研究其性能检测与可靠性试验台的设计与搭建、刀柄到位精度诊断、拔刀力检测、弹簧可靠性、刀库可靠性试验和评价等方面的内容,论文主要内容如下:在链式刀库及自动换刀装置性能检测与可靠性试验台设计和搭建方面,基于刀库运行特点及故障类型,确定主要检测内容为刀柄到位精度、刀库振动、电机电流、气压信号,进而分别在主机现场和实验室台架上搭建了可检测上述性能的刀库及自动换刀装置性能检测与可靠性试验台,并完成了台架试验台关键支撑结构件的应力校核,以支撑刀库可进行长期的性能监测和可靠性试验。在刀柄到位精度诊断方面,提出了一种基于集成经验模态分解与核主元成分分析相结合的自动换刀装置振动信号状态特征信息提取方法,该方法的核心思路为:将振动信号进行集合经验模态分解得到本征模态函数分量,并计算各分量的能量熵值,进而利用核主元分析对能量熵值和时域特征值进行信息融合,并将融合后的数据整合为特征向量,在此基础上,结合刀柄到位精度数据利用支持向量机对刀库运行状态进行评估诊断。试验结果表明,利用信号融合后的振动特征与仅利用时域特征值或能量熵特征值相比,可大大提升换刀装置到位精度等级诊断的准确率。在拨刀力检测和弹簧可靠性分析方面,首先基于刀柄受力分析得到为防止刀柄掉刀、无法插刀、无法拨刀等条件下刀套内部锁紧弹簧预紧力应满足的条件,其次,构造了拨刀过程中各阶段的拨刀力与弹簧预紧力的映射关系,进而设计并研制了一种拔刀力检测装置,验证上述关系的正确性。此外,利用弹簧疲劳试验机针对刀套内部锁紧弹簧进行疲劳试验测试,研究了弹簧长度随换刀次数的变化情况。在刀库可靠性试验和评价方面,首先分别设计了在主机现场和实验室台架上的可靠性试验方案,进而开展了大量可靠性试验,得到了刀柄到位精度、刀库振动、电机电流、气压等刀库关键性能随换刀次数的变化规律,并基于换刀次数和故障数等信息完成了刀库可靠性的评价。