在能源、運載、國防等領域，需要制造大型、薄壁、復雜、難加工材料的精密零件，對數控裝備的精度、效率、可靠性等性能指標提出了更高的要求。隨著高性能數控機床精度、效率越來越高，高速、高加速度成為數控機床動態行為的主要表現形式，機床的力學特性（如結構、間隙、動靜剛度、摩擦特性、振動等）、熱學特性、以及力、熱耦合特性等因素將直接影響機床的動力學行為，使數控機床的性能發生變化，對機床的加工質量和效率產生顯著影響，進而對現有的控制理論和方法提出了極大的挑戰。本成果主要內容包括：

（1）數控機床多軸力、熱耦合特性分析及數字建模；

（2）數控機床動態性能對加工質量和效率的影響及其敏感性分析；

（3）數控機床的智能控制與加工精度強化。

本成果創新點：

（1）首次提出基于主軸剛度橢球分布的刀具軌跡和姿態優化方法，研究了基于多軸數控加工規劃與控制，開發了相應的刀具軌跡和姿態優化軟件；

（2）提出了基于數控機床“自激勵”的機床結構實驗模態研究方法，該方法能有效激發各種機床的模態，特別解決了重型機床的有效激振的問題；

（3）提出了參數化的不動結合面的動力學建模新方法，提高了建模的精度；

（4）研究基于驅動信號的切削狀態識別方法，實時控制切削參數，控制切削變形和抑制振動；

（5）提出了考慮熱彈性效應的數控機床熱動態特性建模方法，建立了數控機床進給系統熱特性預測模型。

以上創新成果處于國際領先水平，申請了國家發明專利，并已發表在國際期刊上。

預期的成果和效益：

（1）建立一個基于參數化的結合面動力學數據庫，用于整機的精確動力學建模；

（2）建立一套基于多軸動力學特性加工規劃和控制的軟件系統，用于優化加工軌跡和參數，抑制振動，提高加工效率和加工質量；

（3）研制一個加工過程控制裝置，實時優化加工參數，提高加工效率和保證加工安全。

這些成果都可與數控機床配套使用，具有很大的市場，按照國外同類型產品來看，一項實用成果的價格就在10多萬左右，故其將產生的經濟效益和社會效益是巨大的。