本发明提供了一种高速加工机床整机结构热力学建模与热设计方法，其包括以下步骤：步骤1：高速加工机床三维数字化建模；步骤2：高速加工机床主要热源发热功率和相关换热系数计算计算；步骤3：机床平面结合部热阻参数计算；步骤4：高速加工机床整机结构热力学建模与热特性计算；步骤5：高速加工机床整机结构热态设计方法。采用本发明提供的高速加工机床整机结构热力学设计方法，能够大幅提高高速加工机床整机结构热力学建模精度，缩短设计周期。不仅便于高速加工机床的正向设计，而且提高一次设计成功率。

本发明公开了一种机床主轴电机中平衡外力负载的方法，属于 主轴电机控制领域,该方法利用电机多维的电磁力输出，通过控制电机 线圈中的电流，在维持主轴电机旋转的同时使得电机电磁力抵消切削 过程中作用于工件上的各方向的切削力，从而减小主轴轴承受力，达 到降低轴承磨损、减少切削过程中的振动的目的。本发明不需要在机 床主轴系统上额外添加其它装置，只需控制电机线圈中的电流即可抵 消切削力，在提高切削质量的同时可以极大地延长主轴系统的使用寿 命。 

本发明公开了一种机床全行程空间误差的测量方法，包括如下 步骤:(1)根据机床各轴行程及各轴测量数据点的要求确定测量间距Δ L，根据ΔL 确定机床空间测量点数，并规划测量路径;(2)安装机床各部件并进行对光，然后将机床运行到 X、Y、Z 轴坐标 0 处;(3)根据规 划的测量路径以线、面、空间的测量顺序测量机床全行程空间内所有 面上点的误差:(4)根据机床全行程空间内已测量点的误差求解机床全 行程空间任意位置点的误差。本发明通过仪器一次安装对

本发明公开了一种用于减小机床伺服进给系统跟踪误差的方法， 其包括如下步骤:1)对机床伺服进给系统进行建模，获得伺服进给系 统的系统模型;2)建立机床伺服进给系统的摩擦力数学模型并辨识参 数;3)利用卡尔曼状态观测器对伺服进给系统的位置变化进行预估， 根据预估的位置变化计算伺服进给系统的补偿摩擦力，根据计算的补 偿摩擦力对伺服进给系统的摩擦力进行实时动态补偿。本发明通过卡 尔曼观测器实现对摩擦力的预估，并通过对摩擦力的补偿从而达到对系统跟踪误差进行精确控制的目的，使得系统能实时观测和预估摩擦 力实时变

项目研究的背景及用途:为了提高对生产环境的适应性，满足快速多变的市场需求，近年来全球机床制造业正在积极探索和研制新型多功能的制造装备与系统，其中在结构技术上的突破性进展当属九十年代问世的并联机床(ParallelMachine Tool)，又称虚(拟)轴机床(Virtual Axis Machine Tool)或并联运动学机器(Parallel Kinematics Machine)。并联机床是以并联机构作为进给传动机构的数控机床。这种新型制造装备在构思上体现了现代系统集成的思想，在功能上是加工、测量、装配与物料搬运等多种工艺过程的集成，在性能上是高刚度、高精度、高速度、高柔性、轻重量、低成本的集成，是知识经济初见端倪的高科技数控加工装备。 天津大学于 1998 年 10 月得到天津市科委“95”重点科技攻关项目资助，开展了可实现三平动自由度并联机床的设计理论、关键技术和样机建造工作，旨在在国内率先开发出一台具有国际领先水平的，可完成自由曲面加工的三轴联动并联机床产品化样机。该项目于 1999 年 2 月被列入天津大学“211”工程跨世纪标志性成果管理项目，同时得到天津第一机床总厂的参与和支持。 技术原理及流程：所研制的三平动自由度并联机床采用 3-HSS 并联机构作为传动进给机构(在此，H—螺旋副，S—球面副)，由底座、动平台和三对立柱——滑鞍——支链组成。每条支链中含三根平行定长杆件，各杆件一端与滑鞍，另端与动平台用球铰连接。滑鞍由伺服电机和滚珠丝杠螺母副驱动，沿安装在立柱上的滚动导轨作上下移动。该机床主要用于三坐标高速铣、镗加工，主要解决以下关键技术: (1)柔性并联机床总体结构概念设计和虚拟样机设计; (2)主模块工作空间与灵活度分析，以及结构参数尺度综合技术; (3)主模块单元控制和在线精度补偿技术，以及静、动刚度预估与评价技术; (4)多主模块协同控制核心算法，以及硬件匹配和编程技术。 成果水平及主要技术指标:天津质量监督局第12站对样机的检测结果表明，各项性能指标已经达到天津市科委立项合同中的各项指标。样机的主要几何精度、运动精度、工作精度已经达到或接近加工中心精度水平，重量明显轻于传统机床，而刚度显著大于传统机床。获得天津市科技发明二等奖及一项专利。 市场分析及效益预测：国家科技部在指定我国制造与自动化领域“十五”计划与2015年远景规划前期报告“先进制造工艺装备”中明确指出:应抓住时机，抢在国外产品占领我国市场之前，开发我国自己的并联机床产品。“十五”期间，要以并联机床开发为契机，面向多品种、小批量、灵活多变的生产环境，建立新型系列化并联机床的生产基地。根据国家机械局机械科学院对 2005～2015 年机械制造装备市场预测估计，并联机床的国内市场需求量约为 500 余台/年。

HM—018上下刀架卧式数控车床采用模块化设计、斜床身结构，床身导轨面与水平面成45°角，配置了上、下两个具有独立通道控制能力的多工位刀架，功能部件配套满足高、精要求，是一种最新研制的数控车床。 主轴箱的主轴前后轴承采用SKF技术热套装配工艺，保证一定的预加载荷；前轴承采用成组IBC向心推力角接触球轴承、后轴承采用IBC双列短圆柱滚柱轴承，轴承润滑采用特种锂基NBU15油脂，可保证主轴高速时温升较低，且在机床大修周期内不需更换油脂；主轴电机采用FANUC 15/18.5(30min)kW交流主轴电机，主轴最高转速4500r/min。 1． 机床刀架配置DUPLOMATIC BSV原装的N200/12及N200/8，相邻刀位换刀时间为0.24秒，重复定位精度±2″。 2． Z1、Z2，X1、X2四个方向进给均采用THK精密滚珠丝杠，进给驱动采用FANUC αC系列/2000交流伺服电机，与配套进口的无背隙联轴器直连，可取得高的定位精度。 3． 机床电气采用FANUC 0TT CNC系统，具有双通道功能，能自动控制机床一个主轴和四个位置伺服轴，确保上、下刀架系统互不干涉稳定运行。

运用该软件，可在计算机上练习数控车、铣床编程并动态摸拟加工过程。通过练习，使 用户对数控编程的概念，怎样进行数控编程，怎样实现数控程序的输入、修改、存储以及数 控程序的执行效果等均有深入的了解。 该软件所用代码符合国际标准，图形显示方式丰富。铣床摸拟系统可实现三轴联动和三 维显示。除可实现按轨迹加工、（车床）螺纹加工的摸拟以及（铣床）刀具补偿功能外，还 可摸拟实现参数设置、连续执行、单段执行、点动、暂停等机床操作功能。 经模拟正确的数控程序可直接用于数控车、铣床的加工。

50T 数控系统是一款可控制步进电机、细分步进电机及全数字交流伺服电机的第三代普 及型数控系统。采用高分辨率液晶显示、人机对话、中文界面，采用高速 16 位 CPU 处理器 和 FPGA 大规模门阵列，分辨率 0.001mm，具有高集成化、高可靠性、高精度，操作方便， 适用各类数控车床的配套及改造。 40 系统具有适合任意机械传动比的电子齿轮；编辑/自动/手动/单步/手轮/诊断等操作方 式；圆弧 R 编程；公、英制螺纹加工；绝对/增量编程；恒线速加工；内外圆柱切削、端面 切削、螺纹切削循环；自动直线/指数升降速；4-6 刀位自动刀架或排刀控制；主轴无级变 频调速或多档控制；关机坐标、刀号、间隙补偿方向、系统状态记忆及开机恢复；与 PC 机 的串行通讯与程序双向传递等先进与实用的功能。 由于对产品成本进行了严格控制，具有很强的价格竞争力。经过近 4 年的市场推广和功 能不断改进与完善，其技术与生产工艺已经非常成熟，性能稳定可靠，适合产业化与市场推 广。 

与相同参数的直齿圆柱齿轮比较，弧齿圆柱齿轮所传递的扭矩将提 50%以上、传动噪声降低 5～10 分贝、齿轮与支撑轴承寿命提升 50%～100%。

项目研究的背景及用途： 随着钢管架结构的普及，存在着大量的管端相贯线需要加工。管——管相交，管——板相交，管—管—板相交对管端相贯线焊接破口提出了很高的要求。目前对这种相贯线焊接坡口均采用人工放样、制样板、划线、手工切割，最后经人工打磨的工艺方法来进行加工。为了改变这种加工质量差、效率低的状况，研究管端焊接坡口数控切割具有重要的理论意义和实际应用价值，火焰自动切管机数控系统开发应运而生。该火焰自动切管机可加工各种形式的管端相贯焊接破口。 技术原理及流程： 该项研究与开发是在建立相贯线数学模型(管—管相贯、管—板相贯、构成 Miter 接头的相贯线，多管、板相贯等)的基础上，建立了两面角、破口角数学模型，并设计了相应的计算机程序，能够自动计算出数控切割所需的各项参数。构建了开放式、模块化的数控系统硬件平台，实现三轴联动自动切割。 成果水平及主要技术指标： 该研究达到并部分超过国际先进水平，获天津市科技进步三等奖。 市场分析及效益预测： 该项研究可应用于各种管端相贯焊接破口的数控自动加工，如海洋石油平台、大型钢结构桁架等，其加工质量好，效率高。该设备平均每年完成 3600 吨管材加工，按 0.416 万元/吨计算产值，约为 1500 万元/年，按特种加工利润率 13.4%计算，其年利润约为 201 万元。