數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品，是機械制造設備中具有、、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機。根據原機械工業(yè)部機床工具局的規定，自重在10t-30t范圍內的機床屬于大型機床、30t-100t屬于重型機床、大于100t的屬于超重型機床。重型數控機床主要用于大型和型零件的加工，服務(wù)于、航天航空、船舶、能源(發(fā)電)、交通運輸(鐵路、汽車(chē))、冶金、工程機械等主要工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)以及工程項目。

“十五”以來(lái)，我國數控機床行業(yè)進(jìn)入發(fā)展時(shí)期，涌現出諸如大連機床集團和沈陽(yáng)機床集團等世界的機床企業(yè)，重型數控龍門(mén)膛銑床，重型落地膛銑床，重型立、臥式車(chē)床等重型機床的年產(chǎn)量和市場(chǎng)消費量已居世界前茅，然而我國重型數控機床依賴(lài)，這說(shuō)明雖然國內重型數控機床行業(yè)發(fā)展，重型機床市場(chǎng)潛力巨大，但國產(chǎn)重型數控機床整體水平與機床相比依然有較大差距，對重型數控機床的研究仍任重而道遠。

目前，對重型機床的研究主要集中在設計、制造及裝配方面，對己裝備服役的重型數控機床的研究則相對較少，但重型機床因其體積龐大、質(zhì)量重、結構復雜、加工對象，在車(chē)間中往往數量較少且加工任務(wù)無(wú)法替代，成為車(chē)間產(chǎn)品加工流程的約束瓶頸，因此重型數控機床往往保持24h的連續加工。

同時(shí)因為重型數控機床造價(jià)昂貴，其期望服役期往往達10年甚至10年以上，如果僅依靠設計、制造、裝配的機床固有加工性能來(lái)維持重型數控機床長(cháng)時(shí)間連續地加工，顯然不合理，所以對己裝備服役的重型數控機床進(jìn)行研究很有意義。數控加工工藝參數的選擇關(guān)系到加工系統的生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品的加工質(zhì)量，且機床在使用一段時(shí)間后，會(huì )出現由零部件的磨損、老化、腐蝕等原因造成的機床加工精度衰退、加工質(zhì)量差等，原來(lái)的加工工藝參數己經(jīng)不適應機床當前的固有特性和工作狀態(tài)，需要根據目前的機床工作狀態(tài)來(lái)重新優(yōu)化選擇加工工藝參數。因此，本文將針對己裝備服役的重型數控機床的加工工藝參數選擇問(wèn)題進(jìn)行研究，通過(guò)優(yōu)化重型機床加工過(guò)程的工藝參數組合，達到提高機床加工性能的目的。

數控機床的加工工藝參數優(yōu)化范圍包括無(wú)約束優(yōu)化和約束優(yōu)化、單目標優(yōu)化和多目標優(yōu)化、單刃優(yōu)化和多刃優(yōu)化、單刀具優(yōu)化與多刀具優(yōu)化等。在實(shí)際生產(chǎn)中，目標函數與約束條件多種多樣，選擇時(shí)應根據實(shí)際需求確定的目標函數與約束條件。本文研究的重型機床的銑削加工是多約束、多目標、多切削刃的優(yōu)化問(wèn)題。

機床在加工過(guò)程中，因為機床本身的動(dòng)態(tài)特性可能會(huì )產(chǎn)生顫振現象，嚴重影響加工質(zhì)量，所以在建立優(yōu)化模型的約束中需要將顫振因素考慮進(jìn)去，顫振可以根據動(dòng)力學(xué)模型對加工過(guò)程的模擬來(lái)判斷。對于此臺機床而言，當主軸轉速和進(jìn)給速度、切削超過(guò)3mm時(shí)，機床發(fā)生顫振。

數控機床產(chǎn)業(yè)是為裝備制造業(yè)和提供基礎裝備的戰略產(chǎn)業(yè)，是裝備制造業(yè)的核心，其發(fā)展水平關(guān)乎和國民經(jīng)濟的發(fā)展。當今世界，數控機床的擁有量及其性能水平的高低已成為衡量一個(gè)綜合制造的重要標志之一，其作為現代制造業(yè)的主流加工設備，已成為制造業(yè)和工業(yè)競爭的焦點(diǎn)。歷史和現實(shí)表明，發(fā)展數控機床產(chǎn)業(yè)是提高機械工業(yè)競爭力的重要。

隨著(zhù)現代制造業(yè)的發(fā)展，數控機床的使用已經(jīng)越來(lái)越普遍。我國數控裝備在性方面與差距顯著(zhù)。首先，國產(chǎn)數控機床整機的性水平與數控機床相比處于劣勢，尤其是加工中心及車(chē)銑復合數控加工裝備的性指標明顯低于歐美日等國生產(chǎn)的數控機床。其次，與數控機床配套的功能部件，如數控刀架、刀庫、直線(xiàn)導軌、滾珠絲杠，機械手、主軸，還有一些的定位、檢測、警報裝置等的性水平與相比差距。其大多依靠，拖了數控機床主機發(fā)展的后腿，成為數控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

我國已經(jīng)認識到這種差距，在“八五，、“九五”及“十五”期間，均將數控機床性研究作為科技攻關(guān)項目，“十一五”期間把數控機床及其關(guān)鍵功能部件性研究放在位置，列為科技重大專(zhuān)項重要研究?jì)热?。本文結合“數控機床與基礎制造裝備”科技重大專(zhuān)項“大型鏈式刀庫和高速盤(pán)式刀庫及自動(dòng)換刀裝置研究”，對數控機床及其關(guān)鍵功能部件性研究進(jìn)行歸納分析，結合現有性分析數據，對數控機床及其關(guān)鍵功能部件性研究現狀及研究方法進(jìn)行論述，探索數控機床及其關(guān)鍵功能部件的性研究及性試驗的可行方案，以期為數控機床及其功能部件性水平的提升提供參考。

1、數控機床性研究

性技術(shù)研究是從1957美國有名的《電子設備性報告》開(kāi)始的。這個(gè)報告被公認為是電子產(chǎn)品性理論和方法的奠基性文件。從此，性學(xué)科逐步發(fā)展為一門(mén)單獨的學(xué)科。而機床性的起源要追溯到20世紀70年代的前蘇聯(lián)，專(zhuān)門(mén)從事機床性的研究，主要進(jìn)行機床參數故障模型、工藝性以及性預測等方面的研究。隨著(zhù)現代數控技術(shù)的發(fā)展，新一代數控機床性研究學(xué)者對數控機床性技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。

20世紀80年代，以美國為代表的一些工業(yè)發(fā)達開(kāi)始了對機床性技術(shù)的研究。他們對數控機床進(jìn)行現場(chǎng)跟隨試驗，收集了大量的故障數據，分析處理所獲得的故障數據并進(jìn)行性評價(jià)，研究故障數據的分布規律，找到數控機床性的薄弱環(huán)節，從而進(jìn)行性增長(cháng)設計，實(shí)現數控機床的性增長(cháng)。德國一則是對機床用戶(hù)反饋的故障信息進(jìn)行性分析，建立了機床診斷與預測系統，并在數控機床的設計、制造及裝配過(guò)程中建立了性體系。而日本則是對數控機床進(jìn)行故障診斷與分析，研究數控機床的故障模式與故障原因，對數控機床性水平的提升有重要的意義。英國將模糊理論運用到數控機床的性故障數據的分析及處理中，解決了性技術(shù)中的一些不確定性問(wèn)題。意大利將可維修系統的R&；M(性及維修性)分析應用于一系列機床上。應用壽命數據分析，描述可維修部分的故障分布，然后給出了整個(gè)機床的R&；M方法。近幾年，數控機床性技術(shù)取得了深入的進(jìn)展，由傳統的定性分析到定量計算，并且計算機輔助性技術(shù)的產(chǎn)生推動(dòng)了數控機床性技術(shù)的發(fā)展。

2、國內數控機床性研究

20世紀80年代開(kāi)始，我國開(kāi)始重視機械性的研究。經(jīng)過(guò)了30的探索，我國數控機床性水平了程度的提升。在“八五“、“九五”及“十五”期間，數控機床性研究作為科技攻關(guān)項目，取得了豐碩的研究成果“十一五”期間，“數控機床與基礎制造裝備”科技重大專(zhuān)項正在逐步實(shí)施，對數控裝備(數控機床、數控系統及數控機床關(guān)鍵功能部件)的性技術(shù)研究及數控機床產(chǎn)品的性水平的提升和考核給予高度關(guān)注。國內各高校針對性設計、性計算方法、性評估及性分配及性評價(jià)模型等方面開(kāi)展了大量的研究。

對可能存在的各種情況

進(jìn)行分析并提出處理意見(jiàn)，將多維性設計轉化為求解非線(xiàn)性方程組，然后用數值方法求解；對一般性設計方法進(jìn)行分析，指出其存在的不足；提出了剩余度的概念，建立了剩余度之和為化目標函數，性條件和邊界條件為約束的機械性?xún)?yōu)化設計的數學(xué)模型，編制了相應的計算機程序；對過(guò)盈聯(lián)接的性?xún)?yōu)化設計進(jìn)行了研究，并用實(shí)例驗證了研究結果的正確性。