在能源、運(yùn)載、國(guó)防等領(lǐng)域，需要制造大型、薄壁、復(fù)雜、難加工材料的精密零件，對(duì)數(shù)控裝備的精度、效率、可靠性等性能指標(biāo)提出了更高的要求。隨著高性能數(shù)控機(jī)床精度、效率越來(lái)越高，高速、高加速度成為數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)行為的主要表現(xiàn)形式，機(jī)床的力學(xué)特性（如結(jié)構(gòu)、間隙、動(dòng)靜剛度、摩擦特性、振動(dòng)等）、熱學(xué)特性、以及力、熱耦合特性等因素將直接影響機(jī)床的動(dòng)力學(xué)行為，使數(shù)控機(jī)床的性能發(fā)生變化，對(duì)機(jī)床的加工質(zhì)量和效率產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而對(duì)現(xiàn)有的控制理論和方法提出了極大的挑戰(zhàn)。本成果主要內(nèi)容包括：

（1）數(shù)控機(jī)床多軸力、熱耦合特性分析及數(shù)字建模；

（2）數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)性能對(duì)加工質(zhì)量和效率的影響及其敏感性分析；

（3）數(shù)控機(jī)床的智能控制與加工精度強(qiáng)化。

本成果創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）首次提出基于主軸剛度橢球分布的刀具軌跡和姿態(tài)優(yōu)化方法，研究了基于多軸數(shù)控加工規(guī)劃與控制，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的刀具軌跡和姿態(tài)優(yōu)化軟件；

（2）提出了基于數(shù)控機(jī)床“自激勵(lì)”的機(jī)床結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)研究方法，該方法能有效激發(fā)各種機(jī)床的模態(tài)，特別解決了重型機(jī)床的有效激振的問(wèn)題；

（3）提出了參數(shù)化的不動(dòng)結(jié)合面的動(dòng)力學(xué)建模新方法，提高了建模的精度；

（4）研究基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的切削狀態(tài)識(shí)別方法，實(shí)時(shí)控制切削參數(shù)，控制切削變形和抑制振動(dòng)；

（5）提出了考慮熱彈性效應(yīng)的數(shù)控機(jī)床熱動(dòng)態(tài)特性建模方法，建立了數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)熱特性預(yù)測(cè)模型。

以上創(chuàng)新成果處于國(guó)際領(lǐng)先水平，申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利，并已發(fā)表在國(guó)際期刊上。

預(yù)期的成果和效益：

（1）建立一個(gè)基于參數(shù)化的結(jié)合面動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于整機(jī)的精確動(dòng)力學(xué)建模；

（2）建立一套基于多軸動(dòng)力學(xué)特性加工規(guī)劃和控制的軟件系統(tǒng)，用于優(yōu)化加工軌跡和參數(shù)，抑制振動(dòng)，提高加工效率和加工質(zhì)量；

（3）研制一個(gè)加工過(guò)程控制裝置，實(shí)時(shí)優(yōu)化加工參數(shù)，提高加工效率和保證加工安全。

這些成果都可與數(shù)控機(jī)床配套使用，具有很大的市場(chǎng)，按照國(guó)外同類型產(chǎn)品來(lái)看，一項(xiàng)實(shí)用成果的價(jià)格就在10多萬(wàn)左右，故其將產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是巨大的。