本发明公开了一种双转台五轴联动数控机床的夹具高度及加工路径优化方法，该方法包括：(1)生成刀位轨迹文件；(2)提取刀位点位置坐标值和刀轴矢量；(3)计算双转台 A 轴旋转角度θA 和 C 轴旋转角度θC；(4)计算出系数和以及(5)利用这些系数计算出最优夹具高度，由此实现对机床的夹具高度及加工路径优化过程。通过本发明，由于最大程度避免了刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系下的 X、Y、Z 轴上不必要的平移运动，可以有效地缩短加工时间，并能够避免局部运动幅度过大造成的加工质量劣化和撞刀事故。

1、成果简介 重型数控机床技术：机床、机械设备总体布局、精密主轴（轴承、液压、气压）、精密滑台、运动控制、张力控制、振动控制；减隔振技术、热变形与补偿技术、数控技术等。 重型数控车床、铣床、加工中心、磨床、轧辊车床、铁路车床、绕线机床。2、应用说明 主要应用对象：船舶、航空航天、铁路、矿山、钢铁等领域。3、效益分析 高技术产品

MX220桌面五轴联动数控机床   MX220桌面五轴联动数控机床是一款桌面式微型五轴联动数控机床，适用于小型精密五轴零件及各种各样的复杂零件加工；具有体积小、重量轻、搬运方便、操作灵活等优点；使用220伏电压，配置工业级五轴联动控制系统面板，带5轴三档电子手脉；机床具有X、Y、Z三个直线轴和两个旋转轴（B轴+C轴）五个坐标轴，X、Y、Z直线轴采用直线导轨，BC两个旋转轴采用谐波减速机，保证高精度和高稳定性；具有一次装夹、任意曲面加工、复合工艺加工等优势、操作便利；具有性价比高、性能稳定、故障率低、维护成本低等优点； 主要用途 MX220桌面五轴联动数控机床主要用于数控教学与培训，该机床主要加工铝合金、铜、塑料及铁、模具钢轻加工，主要用于职业院校、高校创客创新实验室等，进行五轴联动数控编程教学和实操培训等。   产品特性： 工业级五轴联动控制系统面板；带5轴三档电子手脉； 高精度带预紧滚珠丝杆及螺母，具有运动灵活性、热变形量小； XYZ轴采用直线导轨，BC旋转轴采用高精度诣波减速机； 采用铸件床身，机床稳定性好，刚性好，精度稳定； 使用220电压、全封闭钣金结构； 展现当代先进制造业的高速高效高精尖加工的理念； 应用于职业院校、高校创客创新实验室等，进行五轴联动数控编程教学和实操培训等； 执行国际标准G代码和多种CAM软件（MasterCAM、UG、Fusion360等）； 便于课程开发，满足老师教学，强化学生技能； 工作环境干净整洁，无油污，异味；改善环境，低碳环保； 价格实惠，教学成本低，解决了大型工业级多轴数控机床的价格昂贵，增加学生实践上手的机会； 序号 项目内容 技术参数 1 床身及回转台 结构：铸铁立式结构，XYZ轴直线导轨，主轴立柱带动刀具移动 回转轴：BC轴摇篮式转台，高精度诣波减速机 2 全封闭防护罩，抬起式单门（气动门） 3 工件冷却装置 冷却装置为内置风冷，使用0.6帕气压，M指令控制 4 线性轴精度 定位精度：0.02mm 重复定位精度：0.015mm 5 旋转轴精度 定位精度：16" 重复定位精度：12" 6 轴移动行程 X/Y/Z行程：220×120×200mm 7 B轴行程：+30～-120° 8 C轴行程：+/- N×360° 9 最大加工范围：Φ100×180mm 10 机床主轴 主轴锥柄：MT3 11 主轴最大功率：550w 12 主轴最高转速：3500rpm 13 最大夹持刀具直径：Φ16mm 14 工作台参数 工作台尺寸: 100/460×130mm 15 工作台承重：15kg 16 T型槽：12 mm/3 17 线性轴移动速度 X/Y/Z轴：2000mm/min 18 回转轴移动速度 B/C轴：≥50r/min 19 数控系统 YORNEW M5工业级五轴联动控制系统面板 20 电子手脉 5轴三档电子手脉 21 使用电压 AC220V/50H 22 外形尺寸 930×750×920mm 23 净重/毛重 180kg/220kg  

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崭新的技术装备，是国内外

本项目的3-PRS+UPS并联结构同时解决了摆角范围小，精度、刚性低等并联机构常见的缺点，为研制出大摆角、高精度、高刚性的并联双摆头提供了可能。 五坐标数控机床在航空航天、汽车、发电设备、模具等制制造业中应用广泛。样机已经研制成功，其中整机结构和球铰分别获得发明专利和实用新型专利。

成果描述：近年来与数控机床主机厂、用户单位等共同承担了多项“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题的研究与开发工作，如“高速卧式加工中心整体结构动静刚度及高速主轴结构优化设计技术”(2009ZX04001-013-02）、“精密卧式加工中心整机结构优化设计、动刚度分析与抑振技术”（2009ZX04001-023-04）等，通过数字化建模、有限元分析、实验测试与结构改良分析与测试等工作，对高速、精密卧式加工中心关键功能部件和整机的动静态特性及其影响因素进行了深入研究与分析，与相关主机厂和用户单位共同进行了面向数控机床特定功能与性能的结构分析与优化。市场前景分析：随着经济和社会的发展，各领域对小微型、个性化产品的需求日益增长。通过开放式数控系统和基于复杂结构动静态特性分析的设计技术，设计制造满足特定多样化需求的桌面型柔性制造系统，为工业、教育、科研等领域的小微制造提供低成本、多功能、高精度、智能化的微型加工装备，为个性化设计的快速实现提供有效的技术手段。与同类成果相比的优势分析：通过研究基于数字样机的数控机床结构多学科优化设计技术，提出从结构上保证精度稳定性的设计思路，采用有限元方法分析热误差对机床加工精度的影响并提出机床热误差补偿方法，建立热变形对机床精度稳定影响的数学模型，研究机床几何误差及其补偿方法，研究加工误差综合动态补偿技术，形成实用补偿技术方法，并将上述原理方法的研究成果在高速龙门五轴加工中心样机中进行了应用验证，取得了良好的效果，相关研究成果获得四川省科技进步一等奖一项。

该成果能够自动完成砂轮修整和螺杆磨削过程；自行开发的螺杆磨削专用控制软件模块，包括参数输入、成形砂轮型线计算等功能；可实现螺杆相位和磨削余量的自动检测，以及螺杆型线误差补偿；可用于橡塑机械螺杆、滚珠丝杠、各类蜗杆、以及工业泵螺杆和压缩机螺杆的磨削，填补了国内空白，已获专利 2 项。

桌上教学五轴机床   一、产品简介 桌上精密五轴数控机床是本公司自主研发制造的工作台摇篮翻转式五轴5联动机床。可采用西门子；法那科；华中；广数等任何一种五轴数控系统。该机床可实现X﹑Y﹑Z、B、C轴五轴联动，故特别适用于蜗轮、叶片、复杂模具和空间凸轮等具有复杂曲面的零件加工。本机床特别适合加工：铜、铝、工程塑料、有机玻璃等金属材料。 二、机床的主要用途 该机床具有X﹑Y﹑Z三个直线运动的数控坐标轴和B、C二个旋转运动的数控坐标轴, 可实现五轴联动。各坐标轴可自动定位,工件在一次装夹后,可自动完成铣﹑钻﹑镗﹑铰等多种工序的加工。 三、机床的特点 该机床的设计采用了国内外最新发展的数控技术及机械加工技术，具有以下特点 1、高刚性的立式结构设计机床采用高刚性的立式结构设计方式，床身、立柱一体化的铸造结构使得机床具有很高的结构刚性、变形小、精度高等特点。并且主轴中心到Z轴导轨面的距离缩到最小，立柱采用直线导轨速度快、精度高，延长了Z轴导轨的精度寿命。 2、大扭矩精密双回转工作台B轴、C轴采用大扭矩电机驱动，；通过高精度减速器传动，速比1：50，达到分度精度高、夹紧力大、刚性好。C轴：由步进电机驱动工作台作360º回转，当回转到位置后，电机制动。需要转动时，再由电机驱动工作台回转。B轴：由步进电机带动减速器驱动摇篮摆动作+30°～-120°摆动，摆动到位置后步进电机制动，通过大传动比使摇篮停止摆动，使得工作台停在需要的位置。 3、高效、高精度、高速精密直线进给机床X、Y、Z三轴均采用直线滚动导轨，刚性好、移动速度快；因而机床在高速进给时振动小，在低速进给时无爬行。可以进行精确定位，具有精度稳定性高的特点，可以对工件进行高效、高精度的加工。 4、冷却充分在加工过程中，主轴边的外冷却管喷射压缩气体对刀具进行冷却及排屑。 5 、机电一体化设计机床总体设计采用机电一体化结构，电气柜独立安装机床立柱两侧面、润滑装置等安装在立柱上以减少占地面积。整机布置紧凑、协调、美观。 技术参数床身及回转台结构：铸铁立式结构，XYZ轴直线导轨，主轴立柱带动刀具移动，BC轴摇篮式转台，高精度诣波减速机，全封闭防护罩，抬起式单门（气动门）工件冷却装置：内置风冷，使用0.6帕气压，M指令控制线性轴定位精度：0.02mm线性轴重复定位精度：0.01mm旋转轴定位精度：16"旋转轴重复定位精度：12"X/Y/Z行程：220×120×200mmB轴行程：+30～-120°C轴行程：+/- N×360°加工范围：Φ100×180mm主轴锥柄：MT3主轴功率：750W主轴转速：3500rpm夹持刀具直径：Φ16mm工作台尺寸: Ø100/460×130mm工作台承重：15kgT型槽：12 mm/3X/Y/Z轴移动速度：2000mm/min回转轴移动速度移动速度：B/C轴：≥50r/min数控系统： M5工业级五轴联动控制系统电子手脉：5轴三档电子手脉使用电压：AC220V/50H外形尺寸：930×750×920mm净重/毛重：180kg/220kg  

成果与项目的背景及主要用途：该项目以某企业 CIMS 应用工程为背景，针 对数控机床刀具管理的需求开发的一套系统，可与企业 ERP 系统集成。 技术原理与工艺流程简介：系统采用 C/S 模式，运行在 Windows 环境，安 装操作方便。 技术水平及专利与获奖情况：已经在天津市某企业成功运行四年，效果良好。 应用前景分析及效益预测：可提高数控刀具利用率，降低企业资金占用，有天津大学科技成果选编 可观的经济效益。 应用领域：离散制造业。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：服务器 一台，Windows2000 Server，SQL Server 数据库。 合作方式及条件：转让实施。