在能源、运载、国防等领域，需要制造大型、薄壁、复杂、难加工材料的精密零件，对数控装备的精度、效率、可靠性等性能指标提出了更高的要求。随着高性能数控机床精度、效率越来越高，高速、高加速度成为数控机床动态行为的主要表现形式，机床的力学特性（如结构、间隙、动静刚度、摩擦特性、振动等）、热学特性、以及力、热耦合特性等因素将直接影响机床的动力学行为，使数控机床的性能发生变化，对机床的加工质量和效率产生显著影响，进而对现有的控制理论和方法提出了极大的挑战。本成果主要内容包括：
（1）数控机床多轴力、热耦合特性分析及数字建模；
（2）数控机床动态性能对加工质量和效率的影响及其敏感性分析；
（3）数控机床的智能控制与加工精度强化。
本成果创新点：
（1）首次提出基于主轴刚度椭球分布的刀具轨迹和姿态优化方法，研究了基于多轴数控加工规划与控制，开发了相应的刀具轨迹和姿态优化软件；
（2）提出了基于数控机床“自激励”的机床结构实验模态研究方法，该方法能有效激发各种机床的模态，特别解决了重型机床的有效激振的问题；
（3）提出了参数化的不动结合面的动力学建模新方法，提高了建模的精度；
（4）研究基于驱动信号的切削状态识别方法，实时控制切削参数，控制切削变形和抑制振动；
（5）提出了考虑热弹性效应的数控机床热动态特性建模方法，建立了数控机床进给系统热特性预测模型。
以上创新成果处于国际领先水平，申请了国家发明专利，并已发表在国际期刊上。
预期的成果和效益：
（1）建立一个基于参数化的结合面动力学数据库，用于整机的精确动力学建模；
（2）建立一套基于多轴动力学特性加工规划和控制的软件系统，用于优化加工轨迹和参数，抑制振动，提高加工效率和加工质量；
（3）研制一个加工过程控制装置，实时优化加工参数，提高加工效率和保证加工安全。
这些成果都可与数控机床配套使用，具有很大的市场，按照国外同类型产品来看，一项实用成果的价格就在10多万左右，故其将产生的经济效益和社会效益是巨大的。
