虚拟轴机床作为一种全新构型的机床,与传统数控机床形成互补关系。虚拟轴机床采用并联机构,具有传动链短、刚度大、质量轻、切削效率高等特点。尽管对虚拟轴机床的理论研究和实际应用已取得了一些成果,但是虚拟轴机床在运动学、动力学、奇异位形、轨迹规划及运动控制等方面仍存在一些尚未解决的问题。本文主要对虚拟轴机床的运动学及控制策略进行研究。首先,在分析了6-DOF虚拟轴机床机械结构,给出其运动学数学基础知识的基础上,推导了6-DOF虚拟轴机床的运动学反解。同时给出了虚拟轴机床轨迹规划的方法,并规划出该系统在设定作业任务下的运动轨迹。其次,在对并联机构进行运动学分析和建模的基础上,提出了两种控制算法,并详细分析了两种控制方法的轨迹跟踪控制效果和控制量输入。仿真结果表明神经网络滑模控制方法跟踪速度快、控制精度高、能有效地消除常规滑模控制所存在的抖振现象。再次,以“工控机+PMAC运动控制卡”构建了虚拟轴机床的控制系统硬件。系统采用分散控制策略,由六个并联设置的控制通道组成,是一种基于多个自主控制器的分布式协同控制系统。文章最后利用VC++设计了功能完善的控制软件,给出交流电机驱动的虚拟轴机床控制实验结果。实验控制程序运用多线程编程思想,主线程作为用户界面线程,用来接受用户输入;辅助线程进行复杂的算法计算,并把计算得到的控制量传递给控制卡,控制卡发出控制信号使虚拟轴机床能在其工作空间内完成给定的轨迹运动。实验结果验证了本文所设计方法的正确性和有效性。