一种考虑机床几何结构误差的多轴数控加工后置处理方法，根据机床结构分别建立不含结构误差的机床运动变换链和含有结构误差的机床运动变换链，采用不含结构误差的机床运动变换链求解刀具运动的各运动轴理想运动坐标，该理想运动坐标中不考虑机床结构误差。之后采用含有结构误差的机床运动变换链计算运动计算上述理想运动坐标的补偿量，通过补偿该理想运动坐标，使得机床的实际运动轨迹与设定运动轨迹之间的偏差在允许范围之内，保证刀具实际轨迹与设定轨迹的一致性。本发明弥补了传统后置处理方法的不足，可以实现包含机床几何结构误差的多轴后置处理，有助于提高机床加工过程中的运动精度，提高零件加工质量。

一种基于切削激励的机床结构模态比例因子获取方法，包括：选择脉冲切削方式，脉冲切削方式包括铣削、车削和镗削凸台，建立与脉冲切削方式对应的切削力模型，根据切削力模型生成切削参数，并随机生成凸台参数，根据切削参数和凸台参数计算切削力的自功率谱，并判断自功率谱的频宽是否覆盖期望的频带范围，判断自功率谱的能量是否大于一阈值能量，若能量大于阈值能量，则根据所选的切削参数生成数控指令代码，以控制机床加工待切削试件，测量机床的响应信号，并计算响应信号的互功率谱矩阵，根据响应信号的互功率谱矩阵利用最小二乘复频域法计算系统极点以及模态振型向量。本发明能够估计激励力的能量大小，继而从互功率谱矩阵中获取模态比例因子。

五轴和五轴以上联动数控机床是高效率高精度加工空间曲面类零件，如各类模具、水轮机和汽轮机叶片、三元流离心压气机、船用螺旋浆和推进器及螺旋锥齿轮的关键设备，目前我国不能自行生产，几乎全部依赖进口，每年达上百台之多。中型五轴联动数控机床的价格为每台60-80万美元，大型的约200-600万美元，还要附带许多条件，如不准加工军品，每年要检查生产记录等。 

本发明公开了一种基于区间的数控机床加工性能预测方法，包括：(1)获取每类测量数据的多个测量值；(2)将每类测量数据中的每个测量值转换成区间形式；(3)提取时域或时频域特征；(4)把提取的时域或时频域特征作为观测，获得优化的广义隐马尔可夫模型；(5)从优化的广义隐马尔可夫模型中，找出状态转移概率矩阵，作为马尔可夫链转移矩阵；(6)选择区间化的初始状态概率向量，并与该马尔可夫链转移矩阵，形成性能预测模型 A⁽ⁿ⁾；(7)求该模型中的最大值，即为数控机床加工性

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(Parallel Machine 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 38天津大学科技成果选编 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。 3.同步构型数控机床 4.石英挠性加速计自动装配系统 5.深海石油大型机电装备开发

本发明公开了一种多轴数控机床通用后置处理方法，包括如下步骤：(1)根据机床结构建立机床运动变换链(2)根据步骤(1)中所建立的机床运动变换链，建立从刀具到工件的变换矩阵 QWT(3)输入初始刀位点 CL1 的机床各平动轴运动坐标Δ1(4)计算出所述初始刀位点 CL1 后续的任一刀位点 CLi+1 的平动轴运动坐标Δi+1(5)判断 i 的值是否小于n，如果小于 n 则返回步骤(4.1)，将 i 增加 1 后继续计算，否则，计算结束，输出各刀位点对应的机床平动轴运动坐标和旋转轴运动坐标。本发明克服了一般后置处理方法中机床各轴运动坐标计算公式需要手工推导的缺点，可以满足各类多轴数控机床的后置处理需求，具有求解速度快、求解精度高的优点。

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。 

本发明公开了一种基于空运行激励的数控机床模态比例因子获取方法，包括以下步骤：生成机床加速度的二值随机序列，并根据二值随机序列生成机床的空运行数控代码，计算二值随机惯性激励力序列的自功率谱 G_XX(jω)，执行空运行数控代码，以测量机床的响应信号并计算响应信号的互功率谱矩阵，根据响应信号的互功率谱矩阵利用最小二乘复频域法计算系统极点λ_1...N和<img file="DDA0000126061280000011.GIF" wi="89" he="60" />以及模态 振 型 向 量 ψ _1...N 和 <imgfile="DDA0000126061280000012.GIF" wi="120" he="60" />根据自功率谱 [G_XX(j ω )] 、 系 统 极 点 λ _1...N 和 <imgfile="DDA0000126061280000013.GIF" wi="89" he="60" />以及模态振型 向 量 ψ _1...N 和 <imgfile="DDA0000126061280000014.GIF" wi="95" he="60" />计算机床结构的模态比例因子。本发明能够估计激励序列的能量大小，继而从机床测点间的互功率谱矩阵中获取模态比例因子。

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。

、