数控机床进给系统动态特性评价研究

为更加全面准确地评价数控机床进给系统的动态性能,建立了进给系统动态性能的评价指标体系。从抗振性和瞬态响应性能两个方面确定评价指标,应用模糊层次分析法建立直觉模糊偏好关系矩阵,并依据实际工况建立了隶属度函数,从而得到评价矩阵。以MCH63数控机床为对象进行应用评价研究,结果表明该机床进给系统动态特性综合性能良好,并指出可通过对固有频率性能指标进行优化从而提高进给系统的整体性能。分析表明,该方法能够有效评价进给系统动态性能。     

基于灰色关联度分析的动态性能递阶综合评价

针对机床可靠性评价较多依赖主观判断的问题,文章提出了一种基于灰色关联度分析的动态递阶评价综合模型的评价方法,从精度、效率、可靠性和能耗4个方面建立数控机床关键性能指标体系。该方法以关联系数表征各时期指标与最优指标之间的关联度,集成关联度和权重信息以反映被评价对象与理想对象的接近程度。最后对数控机床性能测试历史数据进行实例分析。分析结果表明,基于灰色关联度分析的动态性能递阶综合评价方法可以有效的对机床综合性能做出科学的评价,对于其它相似产品的性能评价具有一定的指导意义。     

数控机床绿色性能新的评价方法

由于法律法规的要求和公众环保意识的提高,绿色制造已成为许多制造企业发展的重要战略。数控机床绿色化已成为一个重要的发展方向。为了更有效、更直观地评价数控机床的绿色性能,本文提出参考评价法,并详细研究绿色度和绿色可行度的计算。参考评价法是判断数控机床绿色性能全过程的总称;绿色度只能描述机床的绿色性能;绿色可行度不仅可以反映机床的绿色度,而且可以反映机床绿色设计方案的可行性。采用参考评价法对两台数控机床的绿色度和绿色可行度进行计算和比较。参考评价法可以帮助环保部门评估数控机床的绿色性能,并通过筛选设计方案可帮助制造企业减少产品的开发周期。在满足绿色度要求的前提下,有利于提高制造企业的利润率,提高数控机床的设计水平。结果表明:数控机床绿色性能参考评价方法是有效、可行的。     

未来机床将向自动化、智能化、绿色方向发展

<正>数控机床是装备制造业中的工作母机。我国是世界上机床消费的第一大国,但由于我国数控机床在设计、材料、工艺、零部件加工等方面与国外仍存在很大差距,因此国内中高端数控机床的生产能力很低,每年仍需从国外进口大量的高档数控机床设备。而未来机床的发展趋势逐步向自动化、智能化、绿色方向发展。机床,作为目前工业设备加工制造上最重要的设备之一,正在不断向智能化迈进。数控机床,便开创了集成精密制造技     

数控机床切削性能检测实验方法研究

数控机床作为现代制造业的核心装备之一,直接反映国家的整体技术和经济水平。分别讨论了数控机床满负荷切削、曲线切削、标准件切削和刚性攻丝实验,用于考核评价机床的负荷能力、动态性能、切削精度和螺纹加工能力,对于企业优化机床的切削性能、提高机械产品的加工质量具有实际参考价值。     

基于模糊综合算法的数控机床加工能力匹配评价

为全面评价数控机床加工能力与加工任务的匹配,需要在机床自身特性评价的基础上增加工艺设计对加工能力影响方面的评价。首先从通用加工能力影响因素和特殊加工能力影响因素两方面,提出数控机床加工能力匹配评价体系;然后应用模糊综合算法建立加工能力匹配评价模型;最后以3台数控机床对同一加工任务的匹配评价为例,验证了所提方法的可行性。     

刀尖跟随轨迹精度测量方法及其试验研究

刀尖跟随轨迹精度作为评价五轴联动数控机床RTCP功能重要的动态性能指标之一,直接影响零件加工精度。为了准确评价五轴机床动态性能,进行刀尖跟随轨迹测量方法的研究,在测量的基础上,建立测量误差模型,分析其测量误差影响因素,进行测量不确定度评定,并以一台商用转台加摆头式(RTTTR型)五轴联动数控机床为实验对象开展刀尖跟随轨迹精度动态测量试验,确定了各不确定度因素对测量结果的影响关系。试验结果表明,该方法可有效地评价五轴联动数控机床刀尖轨迹精度,并为提高测量精度提供方向指导意见。     

基于灰色关联度分析的数控机床性能模糊综合评判

如何从众多的数控机床供应商中选择适合自己企业的数控机床已成为广大企业或工厂关注的焦点。以数控机床的选择为研究对象,提出一种基于灰色关联度分析的数控机床选择的性能指标评价方案,从数控机床的精度指标、加工性能指标、可靠性指标等5个方面建立数控机床性能指标评价体系,利用改进的灰色关联分析法确定各性能指标的权重,采用模糊综合评判法对数控机床的性能进行评价并得出性能评估结果,以某供应商提供的某种型号的数控机床为例进行计算,其结果可以为企业或者工厂选择适合的的数控机床提供一套可行性参考方案,也可为机床性能的改进或提高提供可靠依据。     

加工特种零件机床KPI提取方法研究

为了准确评价加工特种零件数控机床的性能并建立关键性能指标(Key Performance Indicator, KPI)评价体系,文章以某研究所14台机床为研究对象,对其KPI提取方法进行研究。首先依据机床基本信息对机床进行了分类,然后根据各类机床所加工零件的特点对机床提出了特殊工艺要求与加工需求,最后从精度、效率、可靠性、功能扩展等方面做出需求分析,总结得到了机床的KPI。并将以上机床的KPI提取方法用于实例分析,为后期建立KPI评价体系奠定基础。     

变轴数控机床刚度研究综述

变轴数控机床是机床领域的新生事物，它是一种基于Stewart平台的新型数控机床，具有精度高、刚度大和响应快等优点。本文在分析和总结有关变轴数控机床刚度方面资料的基础上，从刚度分析方法、性能评价指标和刚度的应用等方面论述了近年来变轴数控机床刚度方面的研究进展情况，指出了目前变轴机床所面临的主要问题，并就刚度的进一步研究提出了建议。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

一种大数据驱动的机床组群互学习精度优化方法及验证

数控机床目前急需解决效率提高和精度保证的问题,传统数控机床难以精确、全面地预测和优化各种加工工况下的误差。提出一种通过应用制造大数据来提高数控机床组群整体性能的新思路和实现方法,使机床组群能够以单台机床无法实现的速度进行学习和精度优化,研究制造过程数据的特点和表征方法。实验表明：大数据模型驱动下的机床组群互学习精度优化加工方法,加工精度和表面质量明显优于普通传统数控加工方法,实现了数控铣削的高效高质量加工。     

基于5G通信的数控机床智能监控与诊断系统设计

针对目前数控机床智能监控水平较低、智能化不足的问题,提出基于5G通信的数控机床智能监控与故障诊断系统。该系统以高性能STM32为硬件核心,搭载AliOS Things嵌入式操作系统实现机床电机工作电流、电压、温度和振动信号的实时监测;再提取信号时频域特征,进行故障状态识别,通过5G通信智能网关将异常状态数据上传到远程智能监控服务平台。该平台还能下发指令给监控系统,提示并辅助工作人员对存在故障风险的数控机床进行及时维护。经测试,该系统能够实现高并发海量数据的采集与高速传输,5G通信传输速度在500 Mb/s,传输时延在20 ms以内,平均数据丢包率在2%内。测试结果表明该系统性能稳定可靠,在满足数控机床智能监控同时,为数控机床设备的智能升级提供技术方案。     

Mechatronic Systems for Machine Tools

This paper reviews current developments in mechatronic systems for metal cutting and forming machine tools. The integration of mechatronic modules to the machine tool and their interaction with manufacturing processes are presented. Sample mechatronic components for precision positioning and compensation of static, dynamic and thermal errors are presented as examples. The effect of modular integration of mechatronic system on the reconfigurability and reliability of the machine tools is discussed along with intervention strategies during machine tool operation. The performance and functionality aspects are discussed through active and passive intervention methods. A special emphasis was placed on active and passive damping of vibrations through piezo, magnetic and electro-hydraulic actuators. The modular integration of mechatronic components to the machine tool structure, electronic unit and CNC software system is presented. The paper concludes with the current research challenges required to expand the application of mechatronics in machine tools and manufacturing systems.     

SINUMERIK 802D数控系统的数据备份与恢复

机床数据是数控系统与机床以及伺服驱动之间匹配的媒介,是数控机床能否发挥其工作性能的关键。维修人员了解机床数据的作用和保护方法是保证数控机床正常工作的前提条件。针对西门子SINUMERIK 802D数控系统的数据备份与恢复方法进行总结,系统介绍了SINUMERIK 802D数控系统内部存储器结构、数据的内部备份和外部备份方法。     

高速数控车削中心动态特性分析及结构优化

以某高速数控车削中心为研究对象,建立了基于结合面的整机有限元模型,并对其进行了动态特性分析,得到系统的各阶固有频率与振型图,找出了影响整机动态特性的薄弱环节。通过改进调整垫的结构,提高了机床的第一阶固有频率,改善了机床整机的动态性能。     

数控机床健康诊断图形化动态交互平台的开发

为实现对数控机床智能化的状态监测与故障诊断,通过对数控机床健康诊断系统分析模型与交互特性的分析,根据数控机床故障类型与结构特点,利用Python开发一个图形化交互的数控机床健康诊断系统的动态交互平台,详细设计了系统的总体架构、数据采集模块、数据处理模块、诊断服务模块、人机交互界面。该平台可实现数控机床的动态监控、故障分析、状态数据显示及信息的发布与预警功能。     

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。     

数控机床切削过程中的动态特性测量方法北大核心

针对高速高精度切削加工过程中机床动态特性分析较为困难的问题,提出一种快速扫频正弦切削法来测量数控机床切削过程中的动态特性。该方法采用车削过程中的切削力作为激振力进行试验模态分析,主要通过以恒定的进给量切削正弦轮廓的圆柱形工件,并线性增加主轴转速,从而将切削力转化为数控机床频率响应函数的激励输入。结果表明:与传统的冲击测试方法对比,快速扫频正弦切削测试的共振峰柔度和频率均有所降低,分别降低了约6.7%和16.7%。此外,通过希尔伯特变换分析,观察到冲击测试和快速扫频正弦切削测试之间有很大的区别。在快速扫频正弦切削测试中,可以直接识别出切削过程中非线性的影响,为准确测量机床切削过程中的动态特性提供了理论依据。