圆盘式刀库作为数控机床关键功能部件之一,其工作状态直接影响了整机的可靠性。对圆盘式刀库在可靠性台架试验中的状态监测及故障预警进行研究,有助于及时掌握其状态变化趋势、制定合理的维修策略以及提升可靠性,同时对提高圆盘式刀库可靠性试验系统自动化水平有着重要的实践意义,是数控机床可靠性方面的重要研究内容。本文以国产圆盘式刀库为研究对象,结合实验室搭建完成的圆盘式刀库可靠性试验系统,在分析了圆盘式刀库主要故障模式、状态监测系统设计方案、虚拟仪器和Lab VIEW功能特点的基础上,与相关的硬件系统相结合开发了基于Lab VIEW的圆盘式刀库状态监测系统;提出了信号降噪和电机堵转报警方法,同时,以机械手转位偏差故障为典型研究对象,使用基于遗传算法优化的支持向量回归实现预警,并通过多组实验验证了本文所研究方法的可行性。本文主要研究工作如下:1.基于NI Compact RIO的圆盘式刀库状态监测系统。根据加工中心现场可靠性试验数据统计结果,圆盘式刀库故障在整机中占有较高的比例,结合故障树分析确定出圆盘式刀库主要故障模式,并以此为依据建立状态监测系统框架。提出了传感器监测点确定原则和方法,选用合适的传感器并配置于圆盘式刀库可靠性试验系统中,以NI c RIO-9035作为状态监测系统硬件基础,选用合适的C系列模块组成状态监测系统,并对传感器及监测系统中各硬件的性能参数进行了介绍。2.软件系统的设计与实现。对虚拟仪器和Lab VIEW的基本概念以及主要特点进行了介绍,使用Lab VIEW开发了一套全面、实用的圆盘式刀库状态监测系统,实现了FPGA、RT与Windows间的数据传递、显示、存储以及故障报警功能,并给出了该系统的结构、功能、软件操作和程序框图。3.圆盘式刀库故障预警方法研究。因实际获取的时域信号噪声较多,为提高故障预警的准确性,本文提出一种改进的相邻系数法实现对圆盘式刀库状态监测系统获取到的振动信号进行降噪处理;在完成电机定子电流分析和故障分析的基础上,通过建立电流能量随时间的变化趋势,有效地区分了启动电流和堵转电流,实现电机堵转报警;在故障预警方法研究中,分析了圆盘式刀库振动机理,指出在圆盘式刀库换刀过程中振动信号时域特征参数更能明显地反应换刀状态变化,并以机械手转位偏差故障为典型研究对象,基于支持向量回归建立了机械手转位偏差预警模型,利用遗传算法对模型中回归误差惩罚因子和核宽度参数进行了优化。4.实验及数据分析。运用本文所研制的状态监测系统进行监测及预警实验,证明了所提出和选用的信号降噪、电机堵转故障报警以及机械手转位偏差预警方法的可行性。