数控机床是现代制造系统的重要组成部分,可靠性已成为制约其发展的关键因素。对数控机床整机及其关键功能部件开展可靠性设计和可靠性试验是提高产品可靠性水平的重要途径,而数控机床载荷谱是指导可靠性设计和可靠性试验的客观依据,研究数控机床载荷谱编制方法具有重要的理论价值和现实意义。随着数控车床技术水平的提升和应用范围的扩大,载荷工况也越来越复杂多样。利用经验公式获取静态切削力的常规方法已不能满足编制载荷谱的要求;现有文献编制的动态切削力谱并未考虑动态切削力因刀具磨损等因素导致的非平稳变化,即动态切削力的均值和幅值随着刀具切削时间的增长而增大,导致编制的切削力谱并不能全面反映真实的载荷数据。针对上述问题,本文系统地研究了非平稳动态切削力的编谱方法和步骤。针对繁杂的工况,提出了基于载荷动态特性的典型工况选取方法,对实测的非平稳动态切削力进行了信号处理,并利用非平稳广义极值分布（NGEV）模型对极值载荷进行了外推,建立了切削力均值和幅值的核密度分布模型,构建了数控车床动态切削力谱。论文主要研究内容如下:（1）提出了基于载荷动态特性的典型工况选取方法。论文首先利用搭建的动态切削力测试系统,实测得到了36组数控车床切削载荷数据。在此基础上,采用雨流计数矩阵和区间权重法获得动态切削力的均值和幅值,建立了指数型均值和幅值的计算模型。依据数控车床现场试验收集的1696种工况数据,利用所建模型计算了均值和幅值,并按照各个工况数据的时间比例绘制出切削力的频次分布图,根据频次等距原则对切削力频次分布进行区间划分,将靠近区间内最高峰的均值所对应的工艺参数确定为典型工况,最终得到40组数控车床典型工况。经比较分析,本文选取的典型工况比现有文献提出的典型工况的切削力覆盖的范围更大、更全面、更具有代表性。（2）提出了基于分形维数的三向非平稳切削力降噪方法。针对单一降噪方法对不同阶段的非平稳动态切削力降噪效果差异性较大的问题,考虑三向切削载荷特性,利用曼-肯德尔（M-K）和斯皮尔曼（S-R）趋势检验法分析了切削力数据的非平稳性,并将非平稳数据划分为多个相对平稳阶段。分别采用小波阈值、奇异值分解和经验模态分解等降噪方法对得到的多个相对平稳阶段的切削力数据进行降噪,并根据降噪后三向切削力数据的计盒维数偏离平均计盒维数的程度,对不同降噪方法的效果进行评价,优选了每个相对平稳阶段的切削力降噪方法,并进行了数据降噪。（3）构建了基于自适应区间极大值法（ABMM）和非平稳广义极值分布（NGEV）的数控车床极值载荷分布量化模型。采用基于区间极大值法（BMM）的广义极值分布（GEV）方法,研究建立了轻、中、重载情况下动态切削力的极值载荷分布模型。模型结果表明,在切削载荷差异较大时,采用BMM方法划分得到的最优区间数量也存在较大差异,因此,论文提出了一种考虑区间数据差异性的自适应区间极大值法（ABMM）,进行非平稳动态切削力极值样本采样,构建了数控车床极值载荷NGEV分布量化模型,并利用该模型对车床的极值载荷进行了外推。（4）提出基于估计优度-平滑性综合评价的核密度估计方法,实现了切削载荷的频次外推。论文采用多指标估计优度检验方法和基于包络线的核密度曲线平滑性检验方法,对不同带宽下的切削力分布核密度估计结果进行了综合评价,得到了最优的核密度估计结果,与现有的利用混合威布尔分布拟合方法构建的切削力分布模型相比,本文基于核密度估计方法构建的切削力分布模型能够获得更高的估计精度。在此基础上,采用建立的最优均、幅值核密度分布模型和外推系数进行切削力载荷频次外推,获得了切削力均值和幅值的二维谱。并利用混合同余法,对编号的载荷频次进行了随机抽取,最终建立了数控车床切削力随机程序加载谱。通过本文的研究,提出了一种数控车床非平稳动态切削力谱的编制方法,为后续开展数控车床整机及关键子系统可靠性设计、可靠性试验等工作提供了理论依据。