刀库及自动换刀装置是数控机床或大型加工中心的关键功能部件之一,其可靠性直接影响机床可靠性,因此对其可靠性研究具有重要意义。本文结合国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”项目“数控机床关键功能部件可靠性增长工程”,研究链式刀库及自动换刀装置关键性能检测技术、故障分析、可靠性试验方法、可靠性评价等问题,为其可靠性增长提供理论依据和改进方案。通过研究面向可靠性试验的链式刀库及自动换刀装置性能检测技术,为可靠性试验中的状态检测提供有效的支撑。针对运动精度的检测技术,提出一种基于激光位移传感器和标准刀柄补偿的链式刀库运动精度定量检测方法以及一种观测前后运动规律的自动换刀装置运动精度定性检测方法。针对振动加速度检测技术,开发了基于多普勒激光测振仪、加速度传感器和数据采集系统的振动加速度采集系统。针对综合性能检测技术,搭建了基于不同传感器的驱动电机电流、温度、噪声和压力检测系统。根据所提出的性能检测技术,研究链式刀库及自动换刀装置的性能允差与故障关联性,并通过性能检测试验分析运动精度、振动加速度及综合性能允差与故障的关系,确定了链式刀库运动精度、自动换刀装置振动加速度、噪声、压力的具体允差范围。通过对链式刀库及自动换刀装置故障间隔时间及故障的观测,研究其可靠性试验,提出早期故障可靠性试验和恒定或步进应力加速寿命试验方法,并通过恒定应力加速寿命定数截尾试验检测出故障间隔换刀次数。利用虚拟增广理论扩增故障试验数据,建立威布尔分布模型进行数据分析,再利用非线性最小二乘法进行参数估计和利用线性相关性检验、K-S检验进行模型验证。通过链式刀库及自动换刀装置性能检测和可靠性试验,提出相应的可靠性评价技术,确定了可靠性试验与虚拟增广理论下的平均故障间隔换刀次数MTCNBF、平均故障间隔时间MTBF,并从理论上分析了平均故障修复时间MTTR、固有可靠度A_i。在已知威布尔分布的前提下,由虚拟增广理论确定了可靠寿命t_R、可靠度R（t）、失效率λ（t）,并从理论上分析了可靠寿命t_R的单侧置信下限t?_R,L、可靠度R（t）的单侧置信下限R_L（t）。最后,针对可靠性薄弱环节,提出电气系统与机械系统的可靠性增长措施。