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該實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)臺(tái)具有加工中心、數(shù)控銑床的組成原理、調(diào)試、參數(shù)設(shè)置、故障診斷、維修等綜合培訓(xùn)功能。由數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)、機(jī)構(gòu)演示臺(tái)、電氣柜等組成。 數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)由數(shù)控系統(tǒng)、主軸變頻、交流伺服驅(qū)動(dòng)、刀庫(kù)控制、輸入/輸出（I/O）、強(qiáng)電控制、電源、故障設(shè)置等模塊組成，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的電控系統(tǒng)每一主要環(huán)節(jié)都在電控調(diào)試箱上分解展示，其信號(hào)均能顯示并可測(cè)量；可自行接線、調(diào)試；故障設(shè)置模塊可設(shè)數(shù)十個(gè)故障點(diǎn)，可明設(shè)置和暗設(shè)置，并能顯示故障數(shù)量。 機(jī)構(gòu)演示臺(tái)由X/Y/Z三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、主軸電機(jī)及編碼器、八工位刀庫(kù)等模塊組成。三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用滾珠絲杠、滾動(dòng)導(dǎo)軌、電主軸、平口鉗均，可進(jìn)行有機(jī)玻璃、玉石等非金屬的銑削、雕刻加工，特別適合CAD/CAM實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)；電主軸有變頻器調(diào)速，三軸均有雙向超程、回零等功能，八工位斗笠式刀庫(kù)模塊直觀展示加工中心刀庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制方式，以及加工中心氣動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理和控制。X軸可選配直線光柵，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；可選配伺服主軸電機(jī)。 實(shí)訓(xùn)電氣柜實(shí)訓(xùn)電氣柜工業(yè)化，可進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、電氣元器件安裝、排線、接線、查線、調(diào)試等實(shí)訓(xùn)。電氣板上配有模擬驅(qū)動(dòng)器和變頻器，訓(xùn)練更逼真，又保護(hù)器件，降低成本。電氣板可更換，便于學(xué)生分組進(jìn)行技能訓(xùn)練。機(jī)床由數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)和機(jī)床電控柜雙路并聯(lián)控制。機(jī)構(gòu)演示臺(tái)由電控實(shí)驗(yàn)臺(tái)和機(jī)床電柜雙路并聯(lián)控制。 用戶通過(guò)裝載隨機(jī)軟件，可實(shí)現(xiàn)加工中心、數(shù)控銑床實(shí)驗(yàn)功能的切換。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹：電化學(xué)加工（宏微二級(jí)驅(qū)動(dòng)）工作臺(tái)主要應(yīng)用于電化學(xué)加工方面，具有X-Y-Z方向三維宏動(dòng)和X-Y-Z方向三維微動(dòng)。宏動(dòng)平臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)結(jié)合高品質(zhì)滾珠絲桿。微動(dòng)平臺(tái)由三臺(tái)壓電陶瓷致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的一維納米級(jí)精密定位工作臺(tái)MPT-1JRL003通過(guò)連接板組合而成。　　在驅(qū)動(dòng)中，首先采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的大行程、低分辨率的機(jī)構(gòu)進(jìn)行粗定位,實(shí)現(xiàn)大行程范圍內(nèi)快速地微米級(jí)定位精度，然后采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)小行程、高分辨率的微動(dòng)工作臺(tái)在微米級(jí)行程范圍實(shí)現(xiàn)對(duì)粗定位平臺(tái)的納米級(jí)誤差補(bǔ)償。 　

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于指令域分析的數(shù)控加工工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu) 化方法，包括： (1)設(shè)置采樣的加工狀態(tài)信息和加工程序指令序列信息， 并相應(yīng)配置形成加工信息動(dòng)態(tài)采集界面；(2)實(shí)時(shí)采集獲取實(shí)際加工數(shù)據(jù)，并利用正余弦算子對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代平滑處理，并提取濾波 處理后信號(hào)的特征值； (3)根據(jù)當(dāng)前行加工的 G 指令和/或刀位軌跡類型 在工藝系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇確定優(yōu)化系數(shù)；(4)利用上述步驟獲取的特征 值以及優(yōu)化系數(shù)，建立優(yōu)化模型，據(jù)此計(jì)算當(dāng)前合理的工藝參數(shù)，從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工藝參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。本發(fā)明的方法以指令域分析為基 礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)工藝參數(shù)快速優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)與插補(bǔ)周期同步， 最大程度實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加工質(zhì)量與效率的提升。 

第二代桌面型激光加工系統(tǒng) LPKF ProtoLaser H4 實(shí)驗(yàn)室加工升級(jí)解決方案 將厚板甚至多層板的機(jī)械鉆孔優(yōu)勢(shì)與高速、無(wú)應(yīng)力的激光圖形加工優(yōu)勢(shì)集成在一臺(tái)桌面型加工系統(tǒng)中。 常見(jiàn)電路板材料的圖形快速加工 無(wú)機(jī)械應(yīng)力，掃描電鏡引導(dǎo)激光精確加工幾何圖形 厚板通過(guò)機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)鉆孔和透銑 結(jié)構(gòu)安全、緊湊的桌面型系統(tǒng)：適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，激光安全等級(jí)Ⅰ級(jí) 智能直觀的一體化操作軟件LPKF CircuitPro RP 快速制作，加工材料廣泛，實(shí)驗(yàn)室高可靠性加工方案！ 基于LPKF ProtoLaser 激光直寫系統(tǒng)與LPKF ProtoMat機(jī)械系統(tǒng)的多年實(shí)踐驗(yàn)證，LPKF推出了激光與機(jī)械結(jié)合的第二代解決方案LPKF ProtoLaser H4，該型號(hào)結(jié)構(gòu)緊湊、更加經(jīng)濟(jì)，效率也更高，在CircuitPro智能軟件的助力下，將CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入，激光加工與機(jī)械加工自動(dòng)無(wú)縫對(duì)接，直接完成電路板的全部加工步驟。 最新一代的桌面型入門激光加工系統(tǒng)，內(nèi)置電腦以及操作軟件，即插即用。 僅需連接電源插座，壓縮空氣以及吸塵器即可加工標(biāo)準(zhǔn)單面/雙面FR4基材，單面RF、PTFE或者陶瓷基板，也可實(shí)現(xiàn)柔性基材如PET膜上的鋁箔100 μm/50 μm的線寬/間距。系統(tǒng)配置了真空吸附臺(tái)，柔性基材和箔片材料可任意放置，確保將其輕松固定在工作臺(tái)表面。 操作簡(jiǎn)單 視覺(jué)校準(zhǔn)、材料厚度測(cè)量、六個(gè)機(jī)械刀具位以及大量軟件定義的激光工具和預(yù)置大量材料參數(shù)庫(kù)供參考，LPKF ProtoMat H4幾乎無(wú)需用戶人工干預(yù)即可自動(dòng)運(yùn)行。 結(jié)構(gòu)緊湊加工效率高 ProtoLaser H4第二代桌面型激光系統(tǒng)，僅需一個(gè)電源插座和壓縮空氣即可運(yùn)行。系統(tǒng)配備了大理石操作臺(tái)面，激光安全等級(jí)為一級(jí)，無(wú)需其他防護(hù)措施。  

北京科技大學(xué)特種陶瓷研究室開(kāi)發(fā)出一種自蔓延反應(yīng)燒結(jié)氮化硅/氮化硼復(fù)相可加工陶瓷材料，其應(yīng)用前景極其廣闊。 Si和N2合成Si3N4反應(yīng)的絕熱燃燒溫度高，體積有所增加，生成棒狀的b-Si3N4相相互交叉，提高了自蔓延反應(yīng)燒結(jié)氮化硅多孔陶瓷的強(qiáng)度，但氮化硅加工性能差。h-BN陶瓷可加工性能好，但燒結(jié)性能差。本項(xiàng)目利用h-BN相在氮化硅陶瓷中形成弱界面，當(dāng)加工時(shí)，弱界面上會(huì)形成微裂紋，并沿弱界面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，耗散裂紋擴(kuò)展的能量使裂紋擴(kuò)展終止；當(dāng)載荷繼續(xù)上升時(shí)，在下層的弱結(jié)合界面處將產(chǎn)生新的臨界裂紋再擴(kuò)展；如此反復(fù)，使裂紋成為跳躍式階梯狀擴(kuò)展，斷裂漸次發(fā)生而非瞬間脆斷，使氮化硅/氮化硼多孔陶瓷材料具有了好的可加工性能。 本項(xiàng)目原料中采用了一定比例的Si粉，比完全以Si3N4粉為原料的普通燒結(jié)工藝節(jié)約了原料成本。產(chǎn)品的基本工藝為自蔓延高溫合成（燃燒合成）工藝，在氣體高壓反應(yīng)器中進(jìn)行，燒結(jié)所需要的能量完全由原料自身放熱提供，與其他制備方法（常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)）相比較，不需要高溫?zé)Y(jié)爐長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)，大大節(jié)省了能源。本項(xiàng)目工藝簡(jiǎn)單，燒結(jié)速度快，效率高。可制作復(fù)雜形狀一維，二維的大尺寸陶瓷材料。抗彎強(qiáng)度已做到188MPa，材料可加工性能優(yōu)良。 已獲中國(guó)發(fā)明專利《ZL 200610089013.6自蔓延反應(yīng)燒結(jié)Si3N4/BN復(fù)相可加工陶瓷的方法》。

葉片與葉盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)、重型燃機(jī)等的關(guān)鍵核心零件，其葉片復(fù)雜型面的高效高精度先進(jìn)加工技術(shù)是保證航發(fā)及燃機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。為打破航發(fā)及重型燃機(jī)關(guān)鍵零部件高效高精加工技術(shù)國(guó)際封鎖和壟斷，在國(guó)家自然科學(xué)基金支持下，課題組針對(duì)葉片、葉盤的工藝特點(diǎn)，研究數(shù)字化設(shè)智能加工－測(cè)量一體化集成技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)了集成雙模式靈巧測(cè)量－誤差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償－復(fù)雜曲面CAM編程－力位動(dòng)態(tài)解耦－多軸聯(lián)動(dòng)控制的關(guān)鍵核心技術(shù)，開(kāi)發(fā)出系列的自動(dòng)化柔性復(fù)合磨削及拋光加工閉環(huán)智能制造裝備，可實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成葉片及葉盤相應(yīng)葉尖、型面、進(jìn)/排氣邊、葉根圓角和凸臺(tái)過(guò)渡區(qū)部位的復(fù)合磨拋集成加工，可極大提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及其葉盤、重型燃機(jī)整體葉盤及葉片、汽輪機(jī)葉片等的加工精度及效率，推進(jìn)我國(guó)航空及能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升與發(fā)展。 應(yīng)用領(lǐng)域： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)、重型燃機(jī)、汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等透平機(jī)械葉片制造行業(yè) 技術(shù)指標(biāo)： ？ 實(shí)現(xiàn)各型葉片型面的粗磨及精磨過(guò)程，表面粗糙度≤Ra 0.2μm； ？ 葉片型面輪廓度：距排氣緣3mm范圍內(nèi)在±0.03mm內(nèi)，其余區(qū)域在±0.05mm以內(nèi)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多傳感器集成測(cè)量的自由曲面類零件加工系統(tǒng)；曲面測(cè)量組件集成了非接觸式和接觸式兩種傳感器，曲面加工組件裝有銑削用銑刀，曲面測(cè)量組件與曲面加工組件通過(guò)直線導(dǎo)軌連接；點(diǎn)云處理組件用于對(duì)非接觸式傳感器獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何處理，將當(dāng)前工作臺(tái)可直接執(zhí)行的加工 G 代碼提供給曲面加工組件進(jìn)行加工；曲面測(cè)量組件對(duì)工件進(jìn)行非接觸式測(cè)量，再對(duì)精加工得到的產(chǎn)品進(jìn)行接觸式測(cè)量；質(zhì)量檢測(cè)組件用于對(duì)接觸式傳感器獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差比較，獲得產(chǎn)品質(zhì)量結(jié)果。本系統(tǒng)集成了非接觸式和接觸式兩種傳感器，在同一機(jī)床上實(shí)現(xiàn)“測(cè)量-加工-檢測(cè)”一體化，整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，提高了加工效率和自動(dòng)化程度。

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于對(duì)數(shù)控機(jī)械加工設(shè)備的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析測(cè)點(diǎn)執(zhí)行布置優(yōu)化的方法，包括：(1)通過(guò)有限元仿真，獲得設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)模態(tài)振型及相應(yīng)的模態(tài)振型矩陣；(2)利用整體結(jié)構(gòu)模態(tài)振型，確定并選取設(shè)備的模態(tài)振型敏感部件及其相應(yīng)的振型矩陣；(3)從模態(tài)振型敏感部件中選取其表面可測(cè)節(jié)點(diǎn)，并將這些表面可測(cè)節(jié)點(diǎn)作為布置優(yōu)化的對(duì)象；(4)使用有效獨(dú)立法，對(duì)表面可測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行迭代剔除；以及(5)采用香農(nóng)采樣定理，對(duì)模態(tài)振型敏感部件執(zhí)行線性化均勻布點(diǎn)。通過(guò)本發(fā)明，可以克服現(xiàn)有模態(tài)測(cè)試效率低、時(shí)間長(zhǎng)等方面不足，并能夠在保證數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)模態(tài)測(cè)試中固有頻率和振型辨識(shí)前提下，優(yōu)化測(cè)點(diǎn)數(shù)目及測(cè)點(diǎn)位置，提高測(cè)試效率。

葉片與葉盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)、重型燃機(jī)等的關(guān)鍵核心零件，其葉片復(fù)雜型面的高效高精度先進(jìn)加工技術(shù)是保證航發(fā)及燃機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。為打破航發(fā)及重型燃機(jī)關(guān)鍵零部件高效高精加工技術(shù)國(guó)際封鎖和壟斷，在國(guó)家自然科學(xué)基金支持下，課題組針對(duì)葉片、葉盤的工藝特點(diǎn)，研究數(shù)字化設(shè)智能加工－測(cè)量一體化集成技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)了集成雙模式靈巧測(cè)量－誤差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償－復(fù)雜曲面CAM編程－力位動(dòng)態(tài)解耦－多軸聯(lián)動(dòng)控制的關(guān)鍵核心技術(shù)，開(kāi)發(fā)出系列的自動(dòng)化柔性復(fù)合磨削及拋光加工閉環(huán)智能制造裝備，可實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成葉片及葉盤相應(yīng)葉尖、型面、進(jìn)/排氣邊、葉根圓角和凸臺(tái)過(guò)渡區(qū)部位的復(fù)合磨拋集成加工，可極大提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及其葉盤、重型燃機(jī)整體葉盤及葉片、汽輪機(jī)葉片等的加工精度及效率，推進(jìn)我國(guó)航空及能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升與發(fā)展。

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于測(cè)量葉片加工扭曲度誤差的方法，包括：為待測(cè)量的葉片和葉片設(shè)計(jì)模型分別截取多個(gè)截面并生成相應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；提取所生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)以獲得凸包；根據(jù)所獲得的凸包，分別求出有關(guān)葉片測(cè)量模型和葉片設(shè)計(jì)模型的各個(gè)截面的弦線參數(shù)也即弦線的兩端點(diǎn)坐標(biāo)；根據(jù)所求出的弦線參數(shù)，計(jì)算將葉片測(cè)量模型的各個(gè)截面與葉片設(shè)計(jì)模型的相應(yīng)截面重合時(shí)所需的旋轉(zhuǎn)角度，由此獲得待測(cè)量葉片的各個(gè)截面的扭曲度誤差。本發(fā)明還公開(kāi)了相應(yīng)的用于提取凸包的改進(jìn)方式。按照本發(fā)明，可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)量葉片在加工過(guò)程中的扭曲度誤差，并能將所測(cè)得的型面扭曲度誤差結(jié)果作為評(píng)價(jià)葉片加工質(zhì)量的指標(biāo)，相應(yīng)改善葉片加工質(zhì)量。