1、学 位 论 文基于复杂系统理论的高速数控加工装备动静态特性监控方法及应用技术研究指导教师姓名： 申请学位级别：博 士 学科、专业名称： 机械制造及其自动化论文提交日期： 论文答辩日期: 学位授予单位： 河北工业大学答辩委员会主席：评 阅 人：20XX 年 X 月河北工业大学博士学位论文基于复杂系统理论的高速数控加工装备动静态特性监控方法及应用技术研究摘 要随着企业信息化程度和高速加工技术的不断发展，客户需求也日益个性化、多样化、精密化，高速数控制造装备不仅配置有实现加工任务所需的刀具，而且须配备检测设备和监控设备，导致制造系统的信息环境变得越来越复杂，产品的制造过程也与常规的切削加工过程不同，
2、是集装夹过程、加工过程、检测过程、监控过程等多流程为一体，具有多变性、复杂性、动态性和不确定性等特点。高速数控制造装备和集成制造过程动静态特性监控具有复杂系统的动态、复杂、多变、不确定性以及协同工作等特点，属于复杂性问题，所以需要用复杂系统的理论和分析方法对其进行研究，具有重要理论意义和研究价值。本文基于复杂系统理论对高速数控加工装备动静态特性监控方法及应用技术展开研究，取得了如下创新性研究成果与结论：1、针对产品制造过程复杂、动态、多变、不确定等特点，借鉴诸多学者在制造系统组织结构复杂性、产品工艺规划复杂性、产品设计过程复杂性方面的研究思想和研究成果，提出了制造过程复杂性的概念，目的是找出一
3、种能减少制造过程复杂性的系统科学方法，保证复杂制造装备优质高效地完成加工任务，具有一定的科学意义。2、在对复杂系统理论基本方法研究的基础上，针对目前制造过程组态监控存在的监控对象固定不变、监控参数不能根据需要任意调整等局限性，再结合元胞自动机模型解决复杂性问题的优势，提出了元胞组态协同的监控方法。由于其具有复杂系统理论基本方法的动态、演化、协同特点，所以是基于复杂系统理论的研究方法，可解决高速数控制造装备和集成制造过程动静态特性监控问题。3、给出了规范化的元胞设计方法，即每个元胞设计为一个四元组，表示为 C=(元胞态空间，元胞状态集合，影响元胞状态变化的因素集合，作业规则)，并研究了元胞内部的
4、组态原理和元胞之间的协同机制，为元胞组态协同监控方法的实现提供理论基础。4、在理论方法和关键技术研究基础上，将元胞组态协同监控方法应用于高速数控制造装备和集成制造过程动静态特性监控中，用有限元分析方法对高速数控车削加工工艺系统动静态特性进行分析，明确了动静态特性指标，找出工艺系统的薄弱环节，为确定监测对象提供依据。应用元胞组态协同方法将高速集成制造复杂过程多对象、多空间、多领域监控转换为基于“工序节点处质量控制元胞”一维监控，把高维问题转换为一维问题，大大的降低了制造过程监控的复杂性。且基于组态软件及 VC 平台，研发了基于元胞组态协同方法的高速数控制造装备和集成制造过程动静态特性监控系统，实
5、现了高速数控制造装备动静态性能指标的监控和高速车削加工质量的监控，为高速车削加工全过程质量动态监控的实现提供依据，便于对产品制造质量特性波动追本溯源，进而挖掘产品质量波动的分布规律和制造过程中的误差传播问题，为动态误差补偿提供依据。关键词：复杂系统理论，制造过程复杂性，元胞组态协同，高速数控车削加工，动静态特性监控i基于复杂系统理论的高速数控加工装备静动态特性监控方法及应用技术研究DYNAMIC AND STATIC CHARACTERISTICS MONITORING METHOD FOR HIGH-SPEED CNC MACHINING EQUIPMENT AND ITS APPLICAT
6、ION BASED ON COMPLEX SYSTEM THEORYABSTRACTWith the development of enterprise information and high-speed CNC machining technology, the requirements of individuation, diversification and precision are increasing. High-speed CNC manufacturing equipment should be equipped with inspection devices and mon
7、itoring equipments besides the necessary tools to achieve processing tasks. That increases the complexity of the information environment of the manufacturing system. And the product manufacturing process is different from conventional machining process. It integrates the clamping process, machining
8、process, inspection process and monitoring process as a whole. And it has the characteristics such as complexity, dynamic, polytropy, uncertainty, etc Static and dynamic characteristics monitoring of High speed CNC manufacturing equipments and integrated manufacturing process belong to complex probl
9、em, because it has the characteristics of complex system, including complexity, dynamic, polytropy, uncertainty, collaborative and etc Therefore, complex system theory and analysis methods are employed to research on the static and dynamic characteristics monitoring of High speed CNC manufacturing e
10、quipments and integrated manufacturing process, which has significant theoretical and research value.This thesis investigates dynamic and static characteristics monitoring method of high-speed CNC machining equipment and application technology based on complex system theory. The creative contributio
11、ns and conclusions may be summarized as follows.(1) In view of the characteristics of the manufacture process such as complexity, dynamic, polytropy, uncertainty, etc., Manufacturing Process Complexity(MPC) concept is proposed after learning many research scholars thoughts and achievements on manufa
12、cturing system structure complexity, product process planning complexity and product design process complexity, in order to find a systematic scientific method can reduce the manufacturing process complexity and ensure that the machining task can be achieved with high quality and efficiency, which h
13、as certain scientific significance.(2) Cellular Configuration Collaborative Monitoring(CCCM) method is proposed based on the research on basic methods of complex system theory, taking account many limitations such as monitoring object can not be changed and monitoring parameters can not be discretio
14、nary adjusted in manufacturing process configuration monitoring at present，and combining with the advantages of cellular automata model solves complex problem. It has the same characteristics with complex system theory such as dynamic, evolution, collaborative, so Its a research method based on comp
15、lex theory, and can resolve complexity problem such as static and dynamic characteristics monitoring of high speed CNC manufacturing equipment and integratedmanufacturing process.ii河北工业大学博士学位论文(3) Normalized cellular design method is given that is each cellular is designed as a quaternion, expressed
16、 as “C= (cellular state space, cellular state set, factors set affecting the cellular state, operation rules) “. Then the configuration principle of cellular and the collaborative mechanism between cellulars are researched, which provide theoretical foundation for the realization of the CCCM method.
17、(4) The CCCM method is applied to static and dynamic characteristics monitoring of high speed CNC manufacturing equipment and integrated manufacturing process, based on research of theory method and key technologies. Static and dynamic characteristics of High-speed CNC turning process system are ana
18、lyzed with Finite Element Analysis(FEA) method, in order to determine parameters of static and dynamic characteristics, and find the weaknesses of the process system. These informations provide references to decide which objects need to be monitored. The CCCM method converts the monitoring with mult
19、i-object, multi-space and multi-field in the high speed CNC integrated manufacturing complex process into one-dimensional monitoring based on “Quality Control in Process Nodes“ Cellular. The complexity of manufacturing process monitoring is greatly reduced. Moreover, the static and dynamic character
20、istics monitoring system of high speed CNC manufacturing equipment and integrated manufacturing process is developed based on the CCCM method, using configuration software and VC platform. The static and dynamic characteristics parameters of high speed CNC manufacturing equipment and machining quali
21、ty of high speed turning can be monitored by the system. It contributes to the achievement of dynamic quality monitoring of whole process in high speed turning, and facilities to look for the reasons of manufacturing quality fluctuation, and further to summarize distribution rules of products qualit
22、y fluctuation and error transition in manufacturing process, which can provide evidences for dynamic error compensation.KEY WORDS: complex system theory, manufacturing process complexity, cellular configuration collaborative, high-speed CNC turning, dynamic and static characteristics monitoringiii基于
23、复杂系统理论的高速数控加工装备静动态特性监控方法及应用技术研究目录第一章 绪论 11-1 课题研究的背景与意义 .11-2 国内外相关技术研究现状综述 .21-2-1 高速切削加工的研究现状与发展趋势 21-2-2 高速机床动静态性能研究综述 .51-2-3 复杂性监控理论与方法研究综述 .61-2-4 存在的主要问题 91-3 课题的提出及论文研究的主要内容和总体框架 .101-3-1 课题的提出 101-3-2 研究的主要内容 101-3-3 论文的总体框架 11第二章 高速 CNC 集成制造过程复杂性分析 .132-1 高速 CNC 集成制造系统分析 132-2 高速 CNC 集成制造过
24、程的复杂性根源 .142-3 高速 CNC 集成制造过程复杂性的定义 .152-3-1 复杂性概念溯源 152-3-2 复杂性的定义方法及测度方法 152-3-3 制造系统复杂性的内涵及其定义方法 162-3-4 高速 CNC 集成制造过程复杂性的定义 .212-3-5 高速 CNC 集成制造过程复杂性的分类 .212-4 高速数控制造装备动静态特性监控问题分析 .242-5 本章小结 24第三章 基于复杂系统理论的元胞组态协同监控方法研究 .253-1 引言 253-2 复杂系统理论基本方法研究 253-2-1 模型方法 263-2-2 数值方法 273-2-3 综合集成方法 273-2-4
25、 特点及其局限性 273-3 组态监控方法研究 .283-3-1 组态的概念 283-3-2 组态监控技术的特点 .283-3-3 组态监控方法的局限性 .283-4 元胞组态协同监控方法研究 283-4-1 元胞的概念及划分原则 .28iv河北工业大学博士学位论文3-4-2 元胞组态原理 293-4-3 元胞组态协同机制研究 .293-3-4 元胞组态协同监控模型的建立 .303-5 本章小结 31第四章 高速数控车削加工的 CCCM 方法研究 324-1 引言 .324-2 高速数控车削加工中心及加工过程的动静态监控要求 .324-3 基于元胞组态协同方法的监控系统总体设计 .324-4
26、基于 CCCM 方法的高速数控车削加工中心动静态特性监控关键技术研究 .334-4-1 元胞的设计 344-4-2 高速数控集成制造过程元胞组态协同机制 354-4-3 高速数控集成制造过程元胞组态协同模型的建立 .364-5 本章小结 39第五章 基于 CCCM 方法的高速数控车削加工静态监控技术研究 .405-1 引言 .405-2 高速数控车削加工工艺系统的组成 405-3 高速数控车削加工静态特性基本监控要求 465-4 高速数控车削工艺系统静态特性分析 465-4-1 静力学分析的理论基础 .465-4-2 高速数控车削中心电主轴静态特性分析 465-4-3 高速数控车削中心直线进给
27、系统静态特性分析 .505-4-4 高速数控车削中心整机静态特性分析 525-4-5 高速动力卡盘静态特性分析 .555-4-6 高速数控车削加工工艺系统静态特性分析 565-5 高速数控车削加工静态特性监控技术与实验研究 .595-5-1 监控对象的确定及监测特征参数的选择 595-5-2 主轴静刚度监测方案及监测技术的研究 595-5-3 轴承预紧力监控实验研究 .605-6 高速数控车削加工静态特性监控实现 625-6-1 监控对象的分析 625-6-2 监控功能模块的设计与实现 .635-7 本章小结 64第六章 基于 CCCM 方法的高速数控车削加工动态监控技术研究 .656-1 引
28、言 .656-2 高速数控车削加工动态特性监控的基本要求 .656-3 高速数控车削工艺系统动态性能分析 656-3-1 动力学分析的理论基础 .656-3-2 高速数控车削中心电主轴动态特性分析 666-3-3 直线电机进给系统动态特性研究 .68v基于复杂系统理论的高速数控加工装备静动态特性监控方法及应用技术研究6-3-4 高速数控车削中心整机动态特性分析 736-3-5 高速动力卡盘动态特性分析 .796-3-6 高速数控车削加工工艺系统动态特性分析 .836-4 高速数控车削加工动态监控技术及实验研究 .876-4-1 监测对象的确定及监测特征参数的选择 876-4-2 高速刀具状态监
29、测技术及实验研究 886-4-3 工件几何精度监控技术及实验研究 936-4-4 高速车削加工中心状态监测技术及实验研究 .1006-5 高速数控车削加工动态特性监控实现 1046-5-1 监控对象的分析 1046-5-2 监控功能模块的设计与实现 .1046-6 本章小结 113第七章 结论与展望 1147-1 全文结论 1147-2 创新点 .1157-3 未来研究工作展望 .115参考文献117致谢 125攻读学位期间所取得的相关科研成果 126vi河北工业大学博士学位论文第一章 绪论随着机械制造业竞争日趋激烈，产品生产周期日益缩短，提高生产效率和生产质量已成为企业增加利润、占领市场的重
30、要手段。因此，机械制造行业对高速切削机床的需求越来越大，这种需求在汽车、飞机、模具等制造行业表现的尤为明显。高速、高效、复合、智能、环保型机床是机床行业发展的趋势，由此导致数控装备的光、机、电、液、仪、计算机一体化、集成化，结构及其性能的复杂化，难以按照传统的经典理论进行分析，需要用复杂系统的理论和方法来研究该类问题，高速数控加工装备动静态性能监控是高速数控制造装备发展所需要解决的关键技术和共性技术问题。本章主要阐述论文的研究背景与意义，在综述国内外研究现状的基础上，提出了“高速数控车床及车削中心”成套装备发展中存在的主要问题，提出本文的主要研究内容。1-1 课题研究的背景与意义高速加工（Hi
31、gh Speed Machining，HSM）是集高效、优质、低耗于一体的先进制造技术，通常包括高速切削（High Speed Cutting ，HSC ）和高速磨削（High Speed Milling，HSM）两个方面。自 20 世纪 20 年代德国 Carl J.Salomon 博士首次提出高速切削概念以来，经过 50 年代的机理与可行性研究，70 年代的工艺技术研究，80 年代全面系统的高速切削技术研究，到 20 世纪 90 年代初，高速切削已成为开始迅速走向实际应用的先进加工技术。现在，商品化高速切削机床大量涌现，高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。高速
32、数控车削中心采用高速切削（HSC）和高速加工（HSM）技术，在大幅度提高切削速度的同时，其进给速度提高达 5-10 倍，单位时间内材料切除率大大增加。而且，机床空程速度也大幅提高，减少了空行程时间，从而极大的提高了机床的生产效率。此外，当机床切削速度达到一定值后，其切削力降低许多，致使绝大多数的切削热来不及传递给工件即被切屑飞速带走，工件基本上保持冷态，有利于加工易受热变形影响的零件。同时，高速车削时激振频率特别高，可远离“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率，工作平稳且振动小，极大提高加工精度。高速切削（HSC）、硬切削和干切削被认为是当今切削加工中 3 项最具发展前景的技术。特别是，有些有
33、色金属及石墨材料的零件，只有应用高速切削才可以达到所要求的高表面质量，可以省去后面的磨削和抛光的工序，节约工时，提高效率。我国的高速车削中心开发较晚，产品性能、技术指标及可靠性均与国外知名品牌存在较大差距，主要原因是对关键技术和高端技术掌握较少，而发达国家在数控关键技术和高端装备方面对我国实行封锁和限制政策，严重地制约了我国经济的发展，不利于企业设备的升级改造，因此研究高速、高效数控车床及车削中心关键技术和高档数控装备共性技术十分重要。随着经济的快速发展，我国装备工业落后并制约制造业发展的问题已经成为从政府到机床工具行业各方关注的焦点和思考的热点，我们面对一个严峻的现实是：国外对我国制造业急需
34、要的高速数控装备、高效加工技术、高速加工工艺、高速加工测试、高速加工监控等关键和共性技术进行封锁，我国基础理论研究的落后也极大地制约了高速切削技术在我国的发展和应用，致使大量重金购置的高速机床和高效刀具低速、低效使用，不能充分发挥高速切削技术的优越性，严重影响了高速加工技术的发展和推广应用。因此，深入研究高速数控装备测试技术、高速切削加工关键技术，对于充分发挥高速切削技术优越1基于复杂系统理论的高速数控加工装备动静态特性监控方法及应用技术研究性，增强市场竞争力，促进高速数控装备及高速切削技术自身和国民经济发展都有极其重要的理论意义和现实意义。我国要想成为真正意义上的世界制造业大国和强国，在竞争
35、中取得有利地位，必须抓住时机，尽快发展高速加工装备，掌握与高速加工有关的应用关键技术。在“国家十五重点领域技术预测研究”和“先进制造领域关键技术的分析论证”中，高速切削加工技术被列为重大综合型项目和经济与社会发展急需高技术项目中的重要内容。科技部实施的“十五”重点项目“精密制造与数控关键技术研究和应用示范”中包括高速主轴单元、直线电机系统、高速加工工具系统的开发与应用，高速、高效数控机床设计及优化等多个项目。在国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中，振兴装备制造业作为“十一五”规划中推进工业结构优化升级的主要内容，要努力突破核心技术，提高重大技术装备研发设计、核心元器件配套、加工制造和系统集
36、成的整体水平。其中装备制造业振兴的重点之一就是高速数控车床及车削中心，要努力提高高速、精密、复合数控金属切削机床及功能部件国产化的水平。同时在国家中长期科学和技术发展规划纲要中也明确提出：“提高装备设计、制造和集成能力，以促进企业技术创新为突破口，通过技术攻关、基本实现高档数控机床、工作母机、重大成套技术装备、关键材料和关键零部件的自主设计制造。”国家中长期科学和技术发展规划纲要和国家高技术研究发展计划（863 计划）“十一五”发展纲要中又明确提出要发展“精密测量技术与装置”。从先进制造的需求出发，针对制约我国目前精密制造发展的瓶颈测量问题，重点突破一批具有自主知识产权的测量关键技术、仪器基础
37、单元和系统装备集成，提升量值溯源与传递的手段；完成一批具有特色、支撑面广的测量仪器和与生产紧密结合的在线测量系统。精密测量技术和装置是先进制造主要支撑技术之一，体现国家工业与科技水平，提升精密测试领域的自主创新能力，使我国的精密仪器行业得到振兴，为增强我国装备制造技术水平，提高我国的综合国力，提升我国先进制造能力，促进国民经济发展具有重要意义。在经济形势日趋严峻的 2009 年，国家“高档数控机床与基础制造装备”重大专项的启动，无疑是给机床工具行业打了一支兴奋剂，明确规定了该科技重大专项要“重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等需要的高档数控机床”、“逐步提高我国高档数控机床与基础制
38、造成套装备的自主开发能力，满足国内主要行业对制造装备的基本需求”。更深层次地强调重点支持高档数控机床、基础制造装备、数控系统、功能部件、工具、关键部件、共性技术等方面的研究和开发。高档数控装备的创新及其设计、制造能力反映了一个国家的综合技术水平。目前，国外的高速车削中心的制造技术已经进入成熟阶段，其核心制造技术也大多由国外公司掌握，致使我国机床制造业与国外竞争对手的差距在不断扩大，设备引进成本和设备维修维护费用增加，制造费用上升，产品市场竞争能力下降。通过尖端技术产品的开发设计，掌握高档数控装备的设计制造核心技术，可大大缩短我国机床制造业与国外竞争对手的差距，是提高我国机床制造业竞争力的有效手
39、段，从而从整体上提高我国装备产品的国际竞争优势，所以，开展高速数控车床及车削中心的研究，获取自主知识产权、形成新产品，降低对国外进口设备的依赖性，提高我国装备制造业的水平与能力，具有重要的经济价值与社会意义。本课题“基于复杂系统理论的高速数控加工装备静动态特性监控方法及应用技术研究”就是基于此背景而提出，根据国家重点产业发展的需要，围绕“高速数控车床及车削中心”成套装备发展所需要解决的关键技术和共性技术展开研究，对提高高档数控机床与基础制造装备的配套水平和成套能力尤为重要，为将来集成创新平台的建设和今后的发展打下坚实的基础。1-2 国内外相关技术研究现状综述1-2-1 高速切削加工的研究现状与
40、发展趋势对高速切削加工的理论基础研究作出显著贡献的是美国和日本，美国洛克希德（Lockheed）飞机公司 R.L.Vanghn 研究小组于 1958 年-1960 年进行了高速切削加工的切削力、切削温度、刀具磨损、切削2河北工业大学博士学位论文振动和切屑形成机理等的实验研究 1,2。实验的工件材料有 ALSI4340(40CrNiMoA)钢、Ti-6AL-4V 钛合金、镍基高温合金和铝合金等。刀具材料包括高速钢、硬质合金与史特莱合金（Stellite），切削速度（457073000）m/min，切削深度（0.1271.10）mm。研究结果表明：高速切削加工可以通过使用能承受工件材料熔点以上温度
41、的刀具材料来实现，提高切削速度可以改善加工表面质量，高速切削加工铝合金是可行的，刀具磨损小，但高速切削加工 ALSI4340 钢，刀具磨损严重。日本于 20 世纪 60 年代就着手超高速切削机理的研究，田中义信（Yoshinobu Tanaka）等人对高速切削加工进行了比较系统的实验研究，主要包括切屑形成机理、切削力、加工表面质量、切削温度和刀具磨损等，工件材料为铝、黄铜、软钢，刀具材料为高速钢、陶瓷与硬质合金，切削速度（100045000）m/min。研究结果表明，高速切削加工所形成的切屑形状、刀具磨损和加工表面质量有显著特点，随切削速度提高，剪切角增加，刀-屑接触长度减少，切削力降低，改善
42、切削加工性能和表面质量，但刀具磨损加速。在切削速度（100010000） m/min 范围内加工铝、黄铜和软钢时没有出现 Salomon 理论中的“死区”。美国、德国、澳大利亚和印度等国家的学者对高速切削加工应用基础研究做了大量工作，研究用高速钢、硬质合金刀具高速切削加工铝合金和碳钢的切屑形成机理、切削力和切削温度等。实验研究发现高速切削加工时产生的热量大部分被切屑带走，工件基本保持冷态，其切屑要比常规切屑热得多 4。1979 年-1983 年在德国政府研究技术部（Ministry of Research and Technology）资助下，由 Darmstadt工业大学生产工程与机床研究所
43、（PTW）领导的研究组开展了一项合作研究，对高速切削加工基础理论、高速切削加工刀具技术、高速切削加工工艺、激光辅助加工以及经济可行性等进行了全面系统的研究 5,6。1981 年研制出磁悬浮轴承支持的高速电主轴系统，进行高速铣削铝合金实验研究，并于 1984 年-1988 年间全面而系统地研究了超高速切削机床、刀具、控制系统以及相关的工艺技术，分别对各种工件材料（钢、铸铁、特殊合金、铝合金、铝镁铸造合金、铜合金和纤维增强塑料等）的超高速切削性能进行了深入的研究与试验，以及高速切削加工的实际应用，获得许多有重要价值的成果。高速切削加工技术经过半个多世纪的理论和应用研究与探索，在制造业的市场竞争中发
44、挥着巨大潜力。进入 20 世纪 90 年代以后，各工业发达国家陆续投入到高速切削加工技术的研究、开发与应用中来，尤其是高速切削机床与刀具技术的研究、开发，与之相关的技术也得到迅速发展，进给技术进一步提高， 1993 年直线电机的出现拉开了高速进给的序幕。快速换刀和装卸工件的结构日益完善，时间逐渐缩短，自动新型电主轴高速切削加工中心不断投放到国际市场 7。高速切削刀具的材料、结构和可靠的刀具与主轴连接的刀柄的出现与使用，标志着高速切削加工技术已从理论研究进入工业应用阶段。高速切削加工技术的发展促进了机床高速化，大大推动了现代数控加工技术的发展。日本工业界善于吸取各国的研究成果并及时应用到新产品开
45、发中去，尤其在高速车床的研究和开发方面后来居上，现已跃居世界领先地位，进入 20 世纪 90 年代以来，以松浦、牧野、马扎克和新泻铁工等公司为代表的一批机床制造厂，陆续向市场推出不少超高速加工中心和高速车床，如日本 Mazak 的 E-410H型高速车床，在 22KW 下电主轴最高转速可达 12000r/min，快移速度为 50m/min；QUICK TURN NEXUS 100-II 型高速车床，在 11KW 下主轴最高转速可达 6000r/min ， e-500H型高速车床在 37KW 下电主轴最高转速可达10000r/min，快移速度为 40m/min 。德国 DMG 公司生产的 TWI
46、N32/42/65 双主轴系列车床为完整加工复杂工件提供理想的加工手段，型规格有 2 个型号，棒料最大尺寸为 65mm，该车床采用 60斜床身结构，集成式电主轴功率 28KW，最高转速可以达到 7000 rpm，升速时间为 1 秒，刀塔换刀时间 0.1 秒/ 工位、加速度为 1g，快移速度为 30m/min，机床有良好的动特性和强劲的驱动功率。为增加机床柔性，副主轴滑鞍上配置了一个尾座，副主轴滑鞍上还有 145mm 的数控横向行程，可以进行很多非常规加工。GM 系列六轴自动车床，用于中等批量的高精密零件的加工，可以满足对棒料切削、冲压件以及盘类零件的加工要求，同时可以根据要求选用 CNC 十字
47、刀架，保证轮廓加工的高精度，可实现对复杂零件的综合加工，主轴最高转速可以达到 9000rpm。此外，研发的 GMC linear/ISM 系列机床，拥有完全独立工作的多个电主轴，互连的主轴鼓及主轴位置 4 和 5 上的 X 轴向直线电机能保证加工的最高重复精度，C 轴使用同步电机技术，使得该系列机床的角度定位精确达到 0.01，该系列机床既可以进行小批量柔性生产以减少库存，也可以3基于复杂系统理论的高速数控加工装备动静态特性监控方法及应用技术研究在最短的时间内以最高的精度加工复杂几何结构的零件。其中 GMC linear 系列高速车床主轴鼓分度切换时间缩短到 0.7 秒，最大转速达到 8000
48、rpm，直线电机最高加速度达到 2.5g，快移速度达到 50m/min； GMC ISM 系列车削中心 X 轴采用直线电机驱动，快移速度达 50m/min，加速度达 2g，每个主轴位置可拥有 7 个数控轴，能满足精密零件加工，滑块前端带有数控刀位，能引导长形零件，加工高精度的深孔，极大地提高了灵活性。SPRINT linear 系列自动数控车床将短工时和大柔性完美的结合在一起，能高效加工直径在 4-70mm 棒料或直径在 175mm 以内的卡盘夹持工件，该类机床可应用于液压、汽车、电子以及医疗行业零部件的加工，主要有 SPRINT 20 linear 、SPRINT 32 linear 、SP
49、RINT 42 linear、SPRINT 50 linear、 SPRINT 65 linear 等系列，颇具功效的加工空间结构以及动力刀具和主轴处的 Y 轴相结合，是 SPRINT 20 linear 的标志性特点，可适合棒料直径为 20mm 的任何车削加工，该机床具有移动主轴库和一体式主轴电机，一体式主轴驱动转速为 10000rpm，Z1 轴的移动行程为 80mm ，动力刀具使机床可以同时在多个轴上进行高效率加工，并配置有刀具磨损监控系统和姊妹刀功能等。SPRINT 32 /42 linear 机床的固定循环时间达到了 CAM 控制自动车床的水平，采用 8 轴加工复杂工件，最多 26 把刀具、主轴和副主轴上的 C 轴和 Y 轴以及具有高功率的动力刀具保证机床高效加工，还可以进行背面加工。采用光栅尺的直线电机进给系统保证了机床良好的重复定位精度。SPRINT 50 linear 机床可对棒料直径达 51mm 的工件进行加工，配置有 2 个新型电主轴，最高功率达 15KW，最大扭矩 80Nm，拥有 3 个刀塔，每个刀塔可以配备 12 把动力刀具，采用获得专利的直接驱动技术（DirectDrive）通过旋转刀塔托盘完成两个轴上最为复杂的加工。SPRINT
