当前高速数控装备的进给速度已达到40m/min以上、主轴速度达几万转，同时我国的航天航空、车辆与船舶、新能源等行业对复杂型面的高速高精度数控加工提出了迫切的需求。近年来，国内在数控系统开发方面取得了很大的进步，但在复杂轨迹高速加工的控制技术方面与国外相比还有很大的距离。为满足国内厂家对高端数控装备的实际需求，西安交通大学开发出了系列的多轴联动高性能数控系统 在高速高加速度下，插补周期从几个毫秒逐渐缩短至零点几个毫秒，速度预处理至少应达到每秒上千段，传统基于PC的数控系统很难满足高速、大批量数据计算的需求。本项目采用了嵌入式软硬件平台创新技术路线，开发出的嵌入式数控系统可实现8轴控制5联动，在性能价格比方面达到国际同类产品水平的中档数控系统系列产品，在国内处于领先水平。

本项目的目标是开发新一代全数字化高档数控系统（五轴），研究相关软硬件核心技术，提升南通市及我国高档数控系统的自主技术创新和产业化能力，在高速立、卧式加工中心，精密立、卧式加工中心，五轴联动加工中心，高速数控车床及车削中心，卧式车铣复合加工中心等高档数控机床上配套应用，形成批量生产能力。可达技术指标序号名称规格1插补周期1ms2最小分辨率脉冲模式，1um；总线模式，0.1um3前瞻段数10004联动轴数五轴，三个直线轴、两个旋转轴5伺服驱动接口脉冲、SERCOS III、Mechatrolink II6曲线插补Nurbs曲线插补7RTCP刀具中心点控制8空间刀具补偿多种空间刀具补偿模式，补偿建立、取消9平面C型刀具补偿256组10螺距误差补偿单向、双向螺距误差补偿11反向间隙补偿多种条件补偿模式12加减速功能直线型和S型13G代码标准兼容Fanuc标准14宏程序功能Fanuc A类宏程序15PLC功能兼容Fanuc标准，最大支持1024输入/1024输出点，128个定时器，128个计数器16现场总线接口CAN、RS485   一、系统关键技术 高速高精多轴运动控制算法研究： (1) 基于前瞻功能的连续微小线段轨迹运动控制算法 基于超声波加工运动特性及动力学特性分析，提出“速度规划单元”和“速度等级”概念。实现了具有前瞻功能的连续微小线段轨迹速度规划算法。该算法根据读入轨迹段的几何特性及动力学特性自适应实现超声波加工轨迹插补中的速度控制，在保证轨迹精度的前提下，尽可能地提高超声波加工速度；根据微段速度规划策略，实现了针对连续微小线段轨迹的插补算法。插补算法可正确确定微段插补过程中每一步的轨迹坐标，并解决插补过程中的终点判断问题。 (2) 柔性加减速控制算法 实现了对插补轨迹进行精确控制以及对加速度和加加速进行控制。优异的加减速控制算法可以避免超声波加工中心的冲击、振动，并在不增加系统运算量的情况下使得整个插补过程能够平滑快速执行。本部分工作实现了直线型加减速、S型加减速。此外由于轨迹插补和速度规划的离散性，重点实现了轨迹末端的速度平滑处理，即“尾巴处理”，使整个插补过程平滑进行。 (3) NURBS曲线插补及速度平滑控制 实现了具有轨迹预读功能的NURBS曲线运动规划算法。针对NURBS曲线的轨迹几何特征，实现了基于“规划单元”的速度规划和参数插补算法。给出NURBS预读策略和速度规划算法，通过规划单元的预读、规划单元间转接速度的调整和规划结果的及时输出保证了插补的实时性；实现了NURBS曲线规划单元的参数插补方法。为了适应采用的轨迹预读算法，提出“重叠拼接法，实现了相邻两个NURBS曲线的光滑转接。 机床精度补偿技术研究： (1) RTCP技术 实现了旋转刀具中心点编程RTCP(Rotation Tool Centre Point)。RTCP功能采用将以往在CAM中的由机床配置引起坐标变换移植到CNC控制器中在坐标插补之后进行的策略,即采用先插补后转换的机制来彻底消除坐标旋转而引起的非线性误差，提高加工精度。 (2)空间刀具补偿技术 实现了空间刀具补偿。测量超声波工具直径与伸出长度，并确定最佳工作间隙，以及在此工艺条件下去除的材料厚度，将三者之和作为“工具补偿参数”通过分析超声波头与零件之间关系，开发适应不同情况的刀具补偿矢量计算方法。根据补偿指令方法的使用方式，实现了工具补偿的建立与取消方法。实现了补偿过程中由于补偿平面的改变而引起的工具干涉情况。 (3)误差补偿技术 除了RTCP和空间刀补外，实现了反向间隙补偿、螺距误差补偿。控制系统体系结构研究： (1) 运动控制总线 实现了与伺服驱动器的通信。运动控制总线的国际标准较多，在不开发伺服驱动器的条件下，只能采用某一国际标准。本系统实现了两个标准：(1)基于以太网物理层的SERCOS III标准，该标准是欧系数控系统的主力标准，有大量的高性能伺服驱动器可供选择；(2)基于RS485物理层的Mechatrolink II标准，该标准由安川开发，伺服驱动器价格相对低，具有成本优势。 (2) 位置控制算法 实现了对电机的位置控制。本系统采用目前成熟稳定的带有前馈的PID控制实现位置环，闭环周期100ms。传统的PID是典型的反馈控制，虽然具有稳定的优点，但是需要误差已经产生后才能改变输出，进而实现对目标值的跟踪，因此从根本上是无法避免跟踪误差的。而前馈控制可以将目标值处理后直接向前传递，达到系统快速响应和跟踪的目的，理论上可以实现对目标值的零误差跟踪。 (3) PLC相关技术 实现了梯形图的编辑、编译、运行、调试功能。同时提供PC Windowns环境下的梯形图编辑、编译环境。 二、对国家产业结构影响 通过本项目的实施，将极大促进我国自主高档数控机床产业的整体进步，形成打破国外技术垄断和产品封锁的知识产权利器，使国产高档数控机床及高档数控系统在国内外市场上具有核心竞争力和自主权。     应用范围：   本项目的目标是开发新一代全数字化高档数控系统，研究相关软硬件核心技术，提升我国高档数控系统的自主技术创新和产业化能力，在高速立、卧式加工中心，精密立、卧式加工中心，五轴联动加工中心，高速数控车床及车削中心，卧式铣车（车铣）复合加工中心等高档数控机床上配套应用，形成批量生产能力。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面： (1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势。 (2) 多轴联动加工和复合加工机床快速发展。 (3) 智能化、开放式、网络化(采用TCP／IP通讯协议)成为当代数控系统发展的主要趋势。 (4) 重视新技术标准、规范的建立。 (5) 向大型化和微小化两极发展。 五轴数控机床在国内外的实际应用表明，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全 省去某些大型自动化生产流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周 转运输的时间和花费。 项目机器特点简介： (1) 本机控制系统功能强大，操作简单易学、适应范围广、高效稳定、性价比高； (2) 成熟、高性能控制系统软件，基于Windows XP/Windows2000平台安装使用性能好，时 尚实用，可以直接手动编写G代码来完成加工要求，还可完成从图形设计直接生成G代码，图 形设计软件可以通过MasterCAM、UG、CAXA等后处理软件生成G代码；三维立体刀路模拟仿 真数控实验； (3) 五轴采用伺服电机及驱动器配合精密的滚珠丝杆，电机与丝杆通过联轴器联接； (4) 体积小，单独的电气控制箱、易拆装，且可手/自动切换操作，满足各种操作需求； (5) 安全以及超高的可操控性，精美的外形设计； (6) 该小型焊机能够实现五轴联动控制、可手/自动切换操作运行，安全可靠；具有直线插 补、圆弧插补、点动、模拟运行、求教运行、自动运行、加工轨迹动态显示、程序动态显示 等基本功能，采用ISO规定的数控加工G代码编程同时支持M代码及S代码，可以完成从复杂造 型、自动生成G代码、模拟仿真到实验。

产品详细介绍Jager高速电主轴:Alfred Jager公司提供丰富的电主轴产品线，完整的精密切削解决方案。Jager高效电主轴具有决定意义的优势在于强有力的技术：精密陶瓷球混合轴承（标准）/免润滑轴承/主轴长度总体偏短/高刚性原于特殊的轴承布局/高的运行精度/通过气封避免内部被污染/静音运转、低震动原于好的电气设计/电机自行设计/三相感应异步电机耐用免维护德国雅歌产品包括手动、有气缸设计和刀柄安装的电主轴。另外Jager公司提供诸如驱动器、冷却机等附件用于电主轴运转。Jager高速电主轴直径从33毫米到150毫米，应用多样化的夹紧系统，也提供客制化的法兰。电主轴功率从80瓦到67千瓦。更大功率的电主轴可以根据需求制作。

Ø  成果简介：变轴数控机床（也称虚拟轴机床或并联机床）是基于构造上新构思、刀具运动的新原理、数学运算的新方法提出的。该数控机床主要应用并联空间机构作为机床的主体机构。在运动学原理上或结构上皆迥然不同于传统数控机床。其特点是将机械的简单性与数学的复杂性融为一体的高技术设备。基于并联机构的变轴数控机床重量轻，刚度大、精度高，刀具具有六个运动自由度。突破了机械结构设计对传统工艺依赖的限制,可解决尖端装备中复杂曲面、复杂几何形状零件以及复杂模具精密加工任务，为先进制造技术的发展提供一种

变轴数控机床（也称虚拟轴机床或并联机床）是基于构造上新构思、刀具运动的新原理、数学运算的新方法提出的。该数控机床主要应用并联空间机构作为机床的主体机构。在运动学原理上或结构上皆迥然不同于传统数控机床。其特点是将机械的简单性与数学的复杂性融为一体的高技术设备。 基于并联机构的变轴数控机床重量轻，刚度大、精度高，刀具具有六个运动自由度。突破了机械结构设计对传统工艺依赖的限制,可解决尖端装备中复杂曲面、复杂几何形状零件以及复杂模具精密加工任务，为先进制造技术的发展提供一种崭新的技术装备，是国内外先进制造技术研究领域中的前沿课题和多学科的研究热点。同时并联机构在其它科学领域中也具有广泛的应用前景。 样机的技术指标为:①自由度数:6；②工作空间:φ300×300（mm）；③驱动系统:滚珠丝杠（由伺服电机驱动）；④控制系统:IPC-610工控机＋PMAC-8轴控制；⑤加工精度:40μ；⑥重复定位精度:≤20μ；⑦位置控制分辨力:0.25μm。本项目先后得到国防科技预研基金、国家攀登计划、国家重点基础研究发展计划（973）、中国科学院“创新工程”及北京理工大学“九五”期间“211工程”建设和“985工程”建设等项目的资助。 

XK200A桌面级四轴数控机床 显著特点 1、采用透明有机玻璃与金属钣金全封闭结构，使用220伏电压、提高使用的安全性和观摩性，采用精选的优质铸铁材料铸造、采用高精度研磨滚珠丝杆，保证机器加工精度，占地0.5平方米，具有实际加工能力强大 2、广泛用于创客空间、创新工作室科技制作加工零件、理实一体化专业数控培训、企业科研单位加工小零件。 3、采用ISO标准G代码编程，支持M代码及S代码，全面兼容FANUC，三菱G代码和多种CAD/CAM软件（ MasterCAM、UG、CAXA等软件编程等），图形化编程。   技术参数 主要性能特点 全封闭加透明有机玻璃结构、通过欧盟CE安全认证、采用高精度直线导轨、优质铸铁材料铸造、采用高精度研磨滚珠丝杆；搭载980MC工业级4轴联动数控系统； 执行通用标准G代码编程，支持M代码及S代码，兼容FANUC，三菱G代码和多种CAD/CAM软件（MasterCAM、UG、Solidworks、Fusion360、Hypermill、Powermill等编程软件）； 主要加工材料：钢、铁、铜、铝合金、PVC塑料、有机玻璃等 精度 重复定位精度：0.01mm 系统最小指令增量：0.0001mm回转精度：+-1" XYZA轴行程 横向（X轴行程）：220mm 纵向（Y轴行程）：120mm 垂直（Z轴行程）：200mm 旋转（A轴行程）：360度，诣波减速 工作台面尺寸 460×130mm 工作台T形槽尺寸/数量/间距 12/3/24 分度头转速范围 0-50RPM 分度头最大夹持外径 60mm 减速比 100:1 顶尾座行程 50mm 钻孔容量 13mm 端面铣容量 16mm 表面铣容量 60mm 主轴转速 100~3500 转/分钟 主轴功率 750W XYZ轴快速移动速度 2000mm/min XYZ轴导轨 精密直线导轨 XYZ轴滚珠丝杆规格 1605 安全认证 欧盟CE安全检测认证 油路润滑系统 集中多路导管式 工件冷却 风冷 电子手轮 4轴三档电子手轮 数控系统 980MC工业级数控系统 整机功率 1.1KW 使用电源 AC220V/50Hz 净重/毛重 165/185kg 外型尺寸 850×650×1000mm 包装尺寸 950×700×1200mm 随机配件 第四轴1个、顶尾座1个、钻夹头1个、钻夹头钥匙1把、钻夹头锁紧螺杆1根、弹性夹头套件1套、T型螺母2个、内六角扳手1套、塑料油壶1个、双头扳手3把、单头扳手1把、钩头扳手1把、顶杆1根、平口钳1个、铣刀2把、钻头1把、毛刷1把、垫片2片、螺栓2个、耗材2块、U盘1个、硬件说明书1本、数控系统(维护手册)1本、数控系统(编程手册)1本

本发明公开了一种数控机床铣削加工刀具破损监测方法，该方 法通过获取机床主轴电机电流信号，预处理后经过奇异谱分析与特征 值提取过程，建立刀具破损监测模型，实现对刀具破损状态的监测， 达到通过电流信号预测刀具破损的目的。本发明采用电流信号作为监 测信号，具有信号获取容易，传感器成本低，安装方便等特点，奇异 谱分解可以有效提取信号中与刀具状态相关的成分，并且奇异谱是基 于信号内部结构的分解方法，计算速度快，节省时间；特征值是基于 统计方法方差进行提取，可以有效反应刀具破损状态，并且也具有计 算速度快的特点；支持向量机在小样本、非线性模式识别中表现出许 多特有的优势，识别准备率较高。 

本发明公开了一种数控机床铣削加工刀具破损监测方法，该方法通过获取机床主轴电机电流信号，预处理后经过奇异谱分析与特征值提取过程，建立刀具破损监测模型，实现对刀具破损状态的监测，达到通过电流信号预测刀具破损的目的。本发明采用电流信号作为监测信号，具有信号获取容易，传感器成本低，安装方便等特点，奇异谱分解可以有效提取信号中与刀具状态相关的成分，并且奇异谱是基于信号内部结构的分解方法，计算速度快，节省时间；特征值是基于统计方法方差进行提取，可以有效反应刀具破损状态，并且也具有计算速度快的特点；支持向量机在小

研发阶段/n数控铣刀内容简介：　　球头立铣刀是加工复杂曲面的主要刀具，在模具、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用，由于其端刃结构复杂，在没有五轴五联动数控工具磨床的单位，其使用只能是一次性的，浪费极大。本项目为降低所需的联动轴数，实现其在三轴联动数控机床上重新修磨，建立了一种基于三轴CNC磨削球头立铣刀端刃的数学模型,其端刃仍具备有利于提高刀具切削性能的"S"型端刃；端刃上的任一点均具有相同的法向前角和等法向后角，符合国标规定。　　本项目设计并制造了在三轴联动数控机床上进行端刃重磨的辅助装置；实验证