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。

TE金属材料数控试验中心是目前国内最先进的专用于鉴定和鉴别金属板材力学性能、塑性成形和冲压性能的集成式数控试验机系统，可以测量多种金属材料力学性能及成形性能指标，还能根据用户编制的CNC数控指令进行自定义的成形性模拟试验。 TE金属材料数控试验中心能完成的主要试验有：拉伸(Tensile)试验、压缩(Compress)试验、弯曲(Bending)试验、杯突(Erichsen)试验、拉深(Swift)试验、凸耳(Earing)试验、锥杯(C.C.V)试验、扩孔(K.W.I)试验、成形极限(FLD)试验。可以测量的金属材料力学性能指标有：抗拉强度Rm、屈服强度Rp、弹性模量E、塑性应变比r、应变硬化指数n、延伸率等；可以测量的金属材料成形性指标有：杯突值IE、极限拉深比LDR、凸耳率e、扩孔率λ、锥杯值CCV、最小弯曲半径Rmin等。主要性能指标满足国标GB/T15825.1～15825.8-1995《金属薄板成形性能与试验方法》及GB/T228-2002《金属材料拉伸试验方法》中所规定的试验规范。

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。

本项目在国家、天津市各项科技计划支持下，重点突破螺旋锥齿轮数控加工模型、机床结构与精度设计、齿轮检测修形三项关键技术，开发了螺旋锥齿轮数控铣齿机、磨齿机、滚动检查机等系列化成套装备，打破了国外技术垄断，满足了重型车辆、大型舰船、万米石油钻机等国家重大需求。产品获中国名牌和中国驰名商标，国内市场占有率90％以上，并获欧盟CE认证，出口21个国家和地区。

基于国家数控重大专项项目“可重构智能数控系统与装备技术”，提出了数控流水线技术的开放式可重构数控系统技术。该技术实现了智能数控系统流水线的可重构。并广泛应用于数控一代及产业结构升级优化、全闭环高精度数字化制造、3D打印、智能机器人控制及工业生产自动化控制等各类工业环境。已支撑和创建“天大精益”、“泰森数控”自主产业化品牌，其产品在五轴联动木雕数控加工设备、六轴联动全闭环高精度螺旋锥齿轮加工装备、钎具T型螺杆高效数控设备、轴承套类双通道自动化加工设备及五轴电池焊接自动化设备等工业产品中取得了技术突破及

获权3项国家发明专利，发明了基于无芯卷原理的全自动多股簧大型数控机床，实现了多股簧的全自动大批量生产。发明了连续卷簧装置，提高了多股簧的加工效率；首次实现了钢丝的任意退扭，改善了多股簧的性能。 多股簧机床加工效率提高了10倍以上，可实现大批量生产。

成果简介针对折弯模具关键尺寸无法直接用卡尺或千分尺测量的现状， 采用一个三自由度串联机械臂， 其中， 两个移动自由度的位移由直线光栅检测， 测头转动自由度的位移由码盘检测。 直线位移光栅和码盘所检测的信号经数据处理可得到数控折弯模具关键尺寸。 该装置结构简单， 克服了三坐标测量机的缺陷， 容易操作，可被广泛使用。成熟程度和所需建设条件本课题获批为安徽省教育厅重点研究项目， 已研制出原理样机并顺利通过验收。技术指标可同时检测折弯模具

本发明公开了一种数控铣床加工过程状态信息评价装置,由评价装置 MCU 将机床上的加工状态数据采集阵列装置、信息存储设备、数控系统等装置连接成为半闭环控制回路。加工状态数据采集阵列采集数控机床加工过程中的主轴电流、进给电流、振动、加工温度等状态数据，并能够智能识别刀具磨损、破损、工件毛坯的材料缺陷等异常状态。通讯单元能够使加工状态信息采集阵列与评价装置 MCU 实现实时连接。评价装置 MCU 按照一定的算法对采集得到的加工状态参数进行检验分析，生成检验报告，并指导信息存储设备更新最优参数记录；同时评价

板材数控充液拉深液压机（图1）是课题组研制的一台具有自主知识产权的新型液压成形设备。它是机、电、液、控（PLC）的有机集成，也是变压边力（图2）、变液压力（图3）和径向推力拉深的组合。在其上可实现高精度复杂曲面结构件的生产，曲面精度±0.1mm。车灯反射镜拉深件如图4和图5所示。 本研究所可以根据用户需要进行新产品的研制和开发。 型号：YHF28-40 总压力：400kN 变压边力曲线变液压力曲线 压边力：250kN,5-200kN 液压力：1-25MPa 主缸行程：500mm 压边缸行程：300mm 工作台面：500×500mm

项目背景：为打造我公司产品竞争新优势，目前国产钣 金数控设备存在加工效率低、设备耗能大，噪声大等问题。 特别是在钣金数控设备生产线和网络化方面与国外产品存 在很大差距。 所需技术需求简要描述：（1）伺服高精度控制技术：伺 服电机通过连杆直接驱动冲压，实现冲压行程任意调节，控 制精确，实现精度要求很高的滚筋、滚切、拉伸、裁断等功 能。（2）智能最优加工控制技术：共同开发软件控制程序， 根据实际的加工需要，提供多模式最合理的加工方法，达到 先进设备同样速度需要的驱动力最小，时间最短，运算时间 精确到毫秒单位，提高设备效率。（3）成套钣金智能产线技 术：通过设备间的实时高速通讯，数据交互以及生产反馈完 成产线的柔性智能制造。  对技术提供方的要求:优先与本地智能制造工程和过程 控制工程专业的普通高校或科研院所加强合作，为我公司提 供智能成套钣金数控设备研发项目整套解决方案，与我公司 共同解决现有生产工艺技术难题。