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。 

武汉华中数控股份有限公司创立于1994年，注册资本1.9869亿元，是国产中、高档数控系统研究和产业化基地，国产数控系统行业首家上市公司。主营业务包括数控系统配套、工业机器人及智能制造、工程职业教育、新能源汽车配套、红外人体测温设备等。 公司是首批国家级创新企业、中国机械工业联合会智能制造分会副理事长单位、中国机床工具工业协会副理事长单位、数控系统分会理事长单位、全国机床数控系统标委会秘书长单位、高档数控系统及其应用产业技术创新战略联盟理事长单位。 公司获得国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步和技术发明一等奖8项，有9项产品被评为国家级重点新产品，华中数控系统被列入首批自主创新产品目录。许多党和国家领导人到华中数控考察，对公司坚持产学研结合，发展国家战略产业，给予高度评价。 华中数控拥有一支高素质的员工队伍， 80%员工具有大学学历。公司设立了国家博士后工作站，有十多名博士后在公司从事产品研发。公司经营团队树立了坚定信念和目标：追求卓越，做大做强，把华中数控发展成为世界一流的数控系统研发制造企业。 华中数控具有自主知识产权的数控装置形成了高、中、低三个档次的系列产品，公司在前期技术积累基础上，整合国家重大专项3个课题的研发任务，瞄准国外高档数控系统的最高水平，研制了华中8型系列高档数控系统新产品，已有数千台套与列入国家重大专项的高档数控机床配套应用；具有自主知识产权的数控装置、伺服驱动和电机性能指标达到国际先进水平，自主研制的5轴联动高档数控系统已有数千台在机床、汽车、能源、3C等重点领域成功应用。公司研制的60多种专用数控系统，应用于纺织机械、木工机械、玻璃机械、注塑机械。公司红外热像仪产品已广泛应用于钢铁、能源、化工、医疗等行业。 为解决中国制造业技能型人才的严重短缺，华中数控为全国数千所院校建设了数控、工业机器人、智能制造实训中心，共建相关专业，完成了数十所学校国家示范性数控实训基地建设任务，为各类学校配备数控机床及教学软件数万台套，每年培训相关专业教师数千名！ 国家对数控系统产业给予了前所未有的关注和支持。从国务院关于发展装备制造业的若干意见，到纳入国家中长期发展规划的“高档数控机床与基础制造装备”国家重大专项，以及列入新兴战略产业的高端制造业，数控系统始终占据重中之重的位置。中国已成为世界第一大数控机床消费国和生产国，国产中、高档数控系统替代进口空间巨大。 2011年1月13日，华中数控以良好的业绩和成长性获得政府主管部门认可，成功登陆深圳证券交易所创业板，募集资金7.02亿元，成为数控系统行业首家上市企业，实现企业的历史性飞跃。华中数控的目标是：做世界一流的数控系统企业，用“中国大脑”，装备“中国制造”，装备“世界制造”。2015年中国政府工作报告中提出“制造业是我们的优势产业，要实施制造强国战略，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国”，这是未来十年我国实施制造强国战略的行动纲领。华中数控近年来不断调整市场布局，细化行业需求，加快产品更新，紧跟行业发展趋势和客户实际需求，在中国全面实现制造强国战略的进程中构建自主可控、富有竞争力的智能制造生态系统，服务于制造装备和产品智能化水平提升，为推动两化深度融合、建设制造强国提供基础支撑。

采用伺服电机直驱式主传动，保留了机械式主传动结构简单成熟可靠的优点，同时兼具比液压主传动更好的特性，其特点显著、功能强大。 特点介绍   采用伺服电机直驱式主传动，保留了机械式主传动结构简单成熟可靠的优点，同时兼具比液压主传动更好的特性，其特点显著、功能强大。   1、可实现冲切、成型、滚筋、刻字等多种工艺   2、全电伺服智能打击头   3、德国力土乐导轨丝杠   4、德国力士乐数控系统

型号: YN01 名称: 数控铣床维修实训台 一、设备概述 本实训系统适合机电装置安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用、数控技术应用、机械加工等专业和非机电类专业的必修课程模块、《数控装置维修》、《数控加工技术》或选修课程模块、《机床电路维修》等课程的教学与实训。 二、设备技术参数 1.输入电源：AC380V/50Hz；2.工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃） 海拔＜4000m；3.装置容量：＜2.8kVA；4.控制柜外形尺寸：800×400×1600mm ；5.实物小铣床尺寸：750×900×1750mm；6.安全保护：具有漏电保护，漏电动作电流≤30mA，缺相保护，过流、过载、短路保护，安全符合国家标准 三、设备组成及功能 由数控铣床实训台和实物标准工业级铣床等组成，不仅可作为数控铣床电气故障的维修实训系统，也可作为数控铣床的实际加工操作实训系统。它具有数控系统的安装调试、参数设置、故障诊断与维修、数控铣床编程与加工操作等多项功能。1.系统由电气实训柜、全封闭式实物小铣床组成。2.电气实训柜采用铁质亚光密纹喷塑结构，为实验开设更便捷，学生实训更方便，面板分为四个大模块,分别为左上角模块,右上角模块,左下角模块,右下角模块，系统配有故障设置模块（模块应安装在实训台面板的背面），老师通过拨动故障设置按钮开关即可实现相应故障设置，学生便通过排除故障来加深对数控技术系统的了解，背面为机床电气，柜内器件布局与实际机床厂的模式一致。电气柜面板上面装有驱动器、主轴调速变频器、电机驱动器、交流接触器、继电器、保险丝座、断路器、开关电源、接线端子排和走线槽等。3.实物铣床采用铸铁铸造，经过完全退火处理，工业级加工配置，由铸件基座、铸件立柱、铸件主轴箱、工业级滚珠丝杆进给传动系统和辅助装置等组成，XYZ各轴配置有自动润滑油路系统；配有工件冷却系统，具有实际加工能力和工业级加工精度，配有循环冷却系统，可对金属、PVC、有机玻璃等材料进行铣削钻削加工。床身立柱、主轴箱、工作台铸件表面机加工采用铲刮工艺、支持主动部分和从动部分拆装实训，装置由润滑油管、工件冷却系统、底盘（带工具体及水箱）、分油器、防护罩、气弹簧等组成。4.设备采用三相380V交流电源供电，并设有漏电保护器、指示灯指示和保险丝等，具有过载保护、短路保护和漏电保护装置，在电压异常或出现短路情况时自动动作，保护人身和设备安全。5.数控系统: 采用西门子SINUMERIK 808D ADVANCED M总线型数控系统，使用了Sinamics V70 驱动器及Simotics S-1FL6 伺服电动机，采用了Drive Bus 总线技术。6.X、Y、Z轴使用西门子交流总线型伺服电机及驱动器组成，Z轴伺服电机带抱闸装置，运动方向上设有正负限位、参考点等开关，接近式传感器；主轴由变频调速控制。7.实物小铣床由底座、床身、立柱、主轴箱、工件冷却系统、润滑油路系统、进给传动系统和辅助装置等组成，具有实际加工能力，可对金属、PVC、有机玻璃等材料进行铣削加工。1）底座采用铁质亚光密纹喷塑结构，上方设有实物小铣床安装平台，采用铸件结构，表面磨削加工；底座四周设有围边，可接溢出的润滑油和方便清理加工时留下的废屑。2）床身、立柱、主轴箱、工作台等均采用铸件结构，表面机加工和铲刮工艺等，确保机床精度稳定。3）X、Y、Z轴进给传动系统由滚珠丝杠螺母副、滑块移动安装方式、轴承、轴承支座、电机支座、调节块和工作台等组成、XYZ各轴配置有润滑油路系统。4）辅助装置由工件冷却、防护罩、气弹簧等组成。   四、实验项目内容1、主要器件介绍         1.1  SINUMERIK 808D ADVANCED M铣削数控系统  1.2  SINAMICS V70伺服驱动及伺服电机 1.3  主轴变频器及主轴 1.4  冷却电机 1.5  开关电源 2、数控系统认识实验 2.1  认识数控系统操作面板（PPU） 2.2  认识机床控制面板（MCP） 2.3  认识数控系统软件介面 2.4  认识数控系统操作面板接口 2.5  认识伺服驱动器接口   2.6  认识变频主轴系统 2.7  认识数控机床电路 3、数控机床电路的设计与接线实验 3.1  数控铣床维修实践平台部件布局        3.2  电子手轮、限位开关电路设计与接线        3.3  主轴变频器电路设计与接线 3.4  X、Y、Z驱动器电路设计与接线 3.5  冷却电机电路设计与接线 3.6  启动停止电路设计与接线 3.7  手动“加工”实验 4、故障诊断及排除实验  4.1  电源启动故障的排除   4.2  主轴正反转故障的排除        4.3  主轴不可调速故障的排除   4.4  进给轴运行故障的排除        5、参数设置实验 5.1  数控系统参数备份实验        5.2  进给轴参数设定   5.3  PLC编程与监控   五、设备技术参数 1、实验台电气柜参数●实验台采用金属钢板一体柜，电气安装平台与控制器安装平面结构，电气安装平台尺寸：700*600mm●控制器安装平面尺寸：800*500mm;结构坚固●实验台配置4个万向角轮，配置刹车装置，方便移动和固定，电气柜实验台：800×400×1600mm 2、控制器数控系统参数 数控系统：SINUMERIK 808D ADVANCED M总线型数控系统 系统通信协议：Drive Bus 总线技术 具备以太网通信网口，支持网络功能，上位机端远程控制 配备与数控系统操作面板一致的仿真软件 支持5 个进給轴/主轴 8.4彩色显示屏，800x600高清分辨率 PPU和驱动器之间通过总线通讯 精优曲面功能适用于模具加工 具备驱动优化的自动调整功能 摩擦补偿 具备更多软件选项： 具备双向螺距误差补偿 3、机床硬件参数 三轴联动、配置滚珠丝杆●配有冷却系统(G代码控制水泵)●配有电子手轮●伺服驱动器：SINAMICS V70 伺服电机：西门子SIMOTICS S-1FL6 重复定位精度：0.02mm●最大钻孔直径：13mm●最大铣削直径： 13mm●系统分辨率：0.001mm●工作台尺寸：460 ×160mm●X/Y/Z 方向行程：300/175/270mm ●工作台 T 型槽尺寸：12 mm●工作台 T 型槽个数：3●主轴端部至工作台面距离 320mm 工作台面距地面高度 780mm ●主轴锥度：ER20●主轴转速范围：100-24000转/分钟 主轴控制方式：变频器控制●快速移动速度：9000mm/min●主轴电机功率：2.2kw 整套设备功率：2.8kw●使用电压：AC380V/50Hz