数控机床作为装备制造业的基础装备，其先进程度在一定程度上体现了一个国家的综合实力和国际竞争力。国产数控机床在精度、速度、功能上已经取得了明显进展，但在可靠性方面与国外同类型机床却存在明显差距。可靠性作为评价数控机床性能的重要指标引起了国内学者广泛的关注。2013年进口产品占国内高端数控机床市场份额高达85%，究其原因主要是国产数控机床可靠性低，MTBF无法达到国外同类数控机床的水平。数控机床关键功能部件是其主要部件，提高其可靠性是提高数控机床整机可靠性水平重要措施之一。加工中心盘式刀库换刀系统作为加工中心关键功能部件之一，其可靠性的高低已经成为影响加工中心可靠性水平的主要因素之一。本文以国产加工中心盘式刀库换刀系统为研究对象，搭建了加工中心盘式刀库换刀系统可靠性试验台，并针对该可靠性试验台建立了状态监测和故障预警系统；提出了一种通过分析振动信号的峰值特征进行故障预警的方法，并以拉钉的松动故障为例，对多种刀柄拉钉进行了试验研究，建立了该故障模式下的预警阈值关系模型并进行了实验验证，证明了该故障预警方法的可行性。本文的主要研究内容如下：(1)盘式刀库可靠性试验台控制方案设计：对试验台的控制系统进行设计，确定上位机、下位机、电气控制系统、软件控制方案的设计。(2)盘式刀库可靠性试验台状态监测和故障预警方案设计：根据盘式刀库在生产现场和实验室试验所发生的故障进行分析后，针对性的选择了多种传感器，采集多种故障信号。针对不同类型的传感器，设计了上位机控制系统、电气控制系统、软件控制系统、数据采集系统。(3)下位机控制系统设计：采用PLC实现试验台的正常运转和预警装置报警的功能。首先，设计了包括电气元器件、温度传感器、振动传感器、数据采集卡和可编程控制器的主控制电路和辅助控制电路；其次，设计了PLC输入和输出电路，并在此基础上进行PLC程序设计。(4)上位机控制系统设计：通过上位机控制系统实现对试验台正常运转的控制、对试验台状态数据的实时采集。通过Visual Basic软件设计了试验台主控制界面、温度监测界面和振动检测界面。(5)确定故障预警阈值：采用单一变量法，设计了近似故障试验，并开展了近似故障试验。通过对试验数据进行拟合分析，得到了振动信号幅值峰值与拉钉松动量之间的关系模型为Y=-0.111X2+0.151X+51.28，得到了该故障模式下的故障预警阈值为51.28±1.32，并利用该模型进行了验证试验，结果表明通过振动信号对拉钉松动故障进行故障预警是可行的。