基于NI CompactRIO硬件，使用LabVIEW開發(fā)環(huán)境為工具進行多層次編程,，開發(fā)了一套多傳感加工中心狀竺監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)振動,、噪聲,、溫度信號的實時采集、顯示,、存儲、處理功能,，并通過實驗驗證其功能,。相對于傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)，基于虛擬儀器技術(shù)搭建的系統(tǒng)具有更大的擴展性與可重構(gòu)性,。同時,本系統(tǒng)硬件便攜且擁有工業(yè)級的設(shè)計,是理想的用于工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的平臺,。這套系統(tǒng)的建立為了解各類加工中心設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)提供了方案,，也為進一步進行基于加工中心生產(chǎn)狀態(tài)信息的研究打下了良好的基礎(chǔ)。
本文以一種圓弧齒輪加工用虛擬軸加工中心為研究對象,，為提高虛擬軸加工中心的加工精度和抑制滑?？刂浦械亩秳蝇F(xiàn)象，提出了基于改進干擾觀測器的滑模變結(jié)構(gòu)控制算法來控制虛擬軸加工中心的伺服電機.仿真結(jié)果表明：提出的基于改進觀測器的滑模變結(jié)構(gòu)控制算法能夠有效地觀測系統(tǒng)中存在的不確定性因素,，從而抑制了不確定性因素對位置跟蹤性能的影響，系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力,；同時滑?？刂浦械亩秳蝇F(xiàn)象也得到了明顯改善.
本文所提出的一種基于工業(yè)機器人的CNC柔性工作站智能生產(chǎn)線，經(jīng)過現(xiàn)場測試,，系統(tǒng)調(diào)試簡便,，在惡劣的工作環(huán)境如高濕、高溫,、強干擾的條件下工作穩(wěn)定,，相比于傳統(tǒng)的人工上下料模式具有更高的工作效率和更穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，具有較高的社會經(jīng)濟效益,。
利用RSM建立了 XK713型CNC加工中心關(guān)于工藝參數(shù)的切削能耗模型，揭示了切削加工過程中工藝參數(shù)對加工中心能耗的某些影響特征,。加工中心能耗隨著材料去除率的增大而減小,，要想獲得較低的單位切削能耗和較高的加工中心能效，應(yīng)該盡可能選取較大的工藝參數(shù),。使用大工藝參數(shù)一方面可以縮短切削時間,，降低加工中心總能耗，另一方面可以增加單位時間內(nèi)的金屬去除量,。干切削條件下,，刀具磨損加劇,，工件發(fā)熱量和加工中心總能耗較大,，這些因素對單位切削能耗和加工中心能效的影響顯著，抑制了工藝參數(shù)值增大對提高加工中心能效的作用,。這是導(dǎo)致測試樣本中工藝參數(shù)最優(yōu)值均未出現(xiàn)在樣本參數(shù)******值上的原因,。加工中心待機以及空載狀態(tài)的能耗很大，設(shè)計加工中心時應(yīng)該盡可能降低加工中心的待機及空載能耗,，加工時則盡可能減少待機以及空載時間,。利用RSM可以得到響應(yīng)曲面的最優(yōu)上升路徑即獲取最優(yōu)的工藝參數(shù)，從而有效降低單位切削能耗,，提高加工中心能效,。
本文以試驗?zāi)B(tài)分析理論為基礎(chǔ)，針對某型號精密臥式加工中心,，通過MIMO模態(tài)分析法,，獲得了整機?及局部的模態(tài)參數(shù)，并以此為依據(jù)進行了加工中心的動態(tài)性能分析,，完成的研究工作具體包含以下幾個方面：(1)在對試驗?zāi)B(tài)分析理論研究的基礎(chǔ)之上,，利用激勵系統(tǒng)，響應(yīng)信號采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)存儲與處理系統(tǒng)三部分搭建了試驗?zāi)B(tài)測試系統(tǒng),。(2)利用試驗?zāi)B(tài)測試系統(tǒng),對整機及局部（工作臺和立柱）進行了模態(tài)測試,，獲取了整機及局部的固有頻率、模態(tài)振型和阻尼比,。(3)通過整機模態(tài)測試結(jié)果的分析,，驗證了整機具有良好的低頻特性。同時,，將測試結(jié)果與加工中心實際使用情況相比較,確定了工作臺與立柱是影響整機動態(tài)特性的關(guān)鍵因素,。據(jù)此，在實際裝配條件下對二者進行了局部模態(tài)測試,。依據(jù)測試結(jié)果,對發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計建議以改進其動態(tài)性能,。(4)通過對比整機與局部的模態(tài)測試結(jié)果，得出對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型設(shè)備,，除進行整機模態(tài)分析外，有必要結(jié)合實際裝配條件下的局部模態(tài)測試,，才能更好的分析其動態(tài)特性的結(jié)論,。
本文建立了以最小加工時間和最低的碳排放置為目標的優(yōu)化模型，并綜合考慮了實際加工過程中加工中心的固有屬性,、零件尺寸的要求,、零件加工的表面質(zhì)置等多方面的條件約束，可同時對多道工序的切削參數(shù)同步進行優(yōu)化,，在改善加工效率的同時在降低碳的排放量上也取得一定效果,。(2) 將粒子群算法嵌入人工魚群算法，兩種算法相輔相成,并利用改進的人工魚群算法對優(yōu)化模型進行求解,。通過具體案例驗證優(yōu)化模型并同其它算法的優(yōu)化結(jié)果進行比較,。結(jié)果表明,，改進的人工魚群算法能獲得相對于其它基本算法更優(yōu)的結(jié)果，驗證了該算法的可行性,。
總而言之,，在模具制造過程中,，CNC加工是不可忽視的重要環(huán)節(jié)之一,，CNC加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用其中,。在模具CNC加工編程中，相關(guān)人員必須結(jié)合其存在的問題,合理劃分工序與工步,，準確把握其順序,，確定好刀點、換刀點,，加強路徑規(guī)劃,，選擇適宜的刀具、切削用量等,，優(yōu)化利用多樣化的模具加工編程技巧,，動態(tài)控制刀具運動情況，提高模具型面CNC加工整體質(zhì)置,，提高加工效益,。
CNC刀具按其結(jié)構(gòu)可以分為：（1)整體式，即刀具由一個坯料制造而成,是一個整體,；（2)焊接式,，即通過焊接的方法將刀桿和刀頭進行連接：（3)機夾式，是CNC加工中最常使用的刀具結(jié)構(gòu),；還包括諸如復(fù)合式,、減震式等特殊型刀具結(jié)構(gòu)。CNC刀具的特點：（1)切削性能好,。CNC刀具的精度高,、剛性好,可以進行強力和高速切削。（2)壽命長,。CNC刀具材料多具有高性能,、高韌性并且抗磨損程度高，因此在使用過程中表現(xiàn)出較長的壽命,。（3)高精度,。CNC刀具可以通過采用可轉(zhuǎn)位刀片，提高刀具的加工精度，保證加工質(zhì)量,。（4)自調(diào)功能,。CNC刀具通過機內(nèi)補償和機外預(yù)調(diào)機制,減少換刀調(diào)整的時間，實現(xiàn)了快速更換,。除此之外,，CNC刀具還具有可靠性、模塊化,、標準化等特點
(1)基于多體系統(tǒng)理論和齊次坐標變換方法,綜合考慮加工中心部件的幾何誤差,，對三軸CNC加工中心建立了幾何誤差預(yù)測建模，并依據(jù)誤差元素與加工中心精度的關(guān)系建立了相關(guān)性分析模型,。(2)采用拉丁超立方抽樣方法在幾何誤差元素空間內(nèi)抽樣,，并用相關(guān)系數(shù)對幾何誤差元素隨機輸入樣本集與其對應(yīng)的空間誤差向量集作相關(guān)性分析，與傳統(tǒng)提取誤差元素在參考值的±10%?±20%范圍相比,更具有實際應(yīng)用意義,，同時從設(shè)計角度考慮誤差元素對加工中心空間精度的定量影響,，為加工中心概念設(shè)計之后的精度分配提供了_種分析方法。(3) 對三軸CNC加工中心進行誤差相關(guān)性分析可知,，直線度誤差,、定位誤差及z軸導(dǎo)軌與y軸導(dǎo)軌的垂直度誤差對加工中心空間精度影響較為嚴重。該方法最終識別了影響加工中心加工精度的關(guān)鍵性誤差,，并通過誤差補償驗證了分析結(jié)果的有效性,。所得相關(guān)性系數(shù)可作為加工中心精度分配權(quán)重，從而為精密CNC加工中心的設(shè)計提供重要的理論參考,。
CNC加工中心是當(dāng)代機械制造業(yè)的重要裝備,、基礎(chǔ)裝備，CNC加工中心的使用對于提高機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量,、加工效率,，降低制造成本，減少制造時資源的消耗等都有著巨大的推動作用,。隨著多品種,、小批量、定制式的智能化協(xié)同制造成為企業(yè)的主要生產(chǎn)制造模式,，CNC加工中心必須在高速化,、高精度化、復(fù)合化,、多軸化的基礎(chǔ)上，在智能化的發(fā)展上取得突破,，因為這不僅與企業(yè)的生存與壯大密切相關(guān),，更關(guān)系到我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的目標的實現(xiàn)。