在义齿加工领域,我国多采用传统义齿加工方式或国外先进的数字化义齿加工方式实现义齿加工。采用传统义齿加工方式,加工时间长且对技工技术水平要求较高,而采用国外先进的数字化义齿加工方式虽然能够达到较好的加工效果,但是价格昂贵。我国口腔疾病患者众多,自主研制高性能的数字化义齿加工系统,提高加工效率,降低加工成本,对满足国内口腔患者需求具有重要意义。在此背景下,合肥工业大学CIMS研究所研制了一款数字化的五轴联动义齿加工中心,并对其加工性能展开深入研究。基于此,本文主要研究内容如下:(1)五轴联动义齿加工中心结构设计。本文分析了义齿加工中心的功能需求,对比分析了三种满足功能要求的义齿加工中心构型方案,从结构、运动、控制、成本等角度对三种构型方案进行综合评定,确定了义齿加工中心的最终方案。在义齿加工中心详细设计阶段,完成了标准件的选型与关键零部件的设计。利用三维建模软件建立了五轴联动义齿加工中心的详细模型,并制作了实体样机。基于旋量理论,提出了一种应用于五轴联动义齿加工中心的运动学建模方法。(2)五轴联动义齿加工中心模态分析与优化。提出了一种应用于义齿加工中心的工程分析方法,该方法通过仿真分析与模态试验的对比分析,获得了整机试验模态参数与较为准确的计算模型。综合考虑模态分析结果和实际工作状况,初步识别出整机结构的薄弱环节,并提出相应优化方案。结构优化使整机固有频率有效避开设备加工频率,达到改善其动态性能的目的。(3)五轴联动义齿加工中心控制系统设计与性能分析。通过对多种开放式数控系统方案的分析,构建了基于PC+运动控制器的分离式硬件结构平台,并基于Visual Studio开发环境开发了五轴联动义齿加工中心的控制系统软件,实现了设备智能化、数字化加工功能。在此基础上,基于PID+陷波伺服控制算法对设备的伺服控制系统进行参数整定,提升了控制系统的静动态性能。(4)义齿加工试验。本文研究了数字化义齿获取方法,选用适于设备动态性能的主轴转速对具有复杂形貌的磨牙冠、桥牙进行实际加工,并使用三维形貌仪与经验检测法对义齿加工效果进行综合评定,结果表明本文研制的五轴联动义齿加工中心基本达到了预期的加工效果。本文研制的五轴联动义齿加工中心已加工出近百颗义齿,成功应用于口腔患者,反应良好。设备并于2016年在第21届中国国际口腔设备材料展览会暨技术交流会参展,获得广泛关注。