滚珠丝杠磨削加工热变形误差的分段补偿方法

在分析滚珠丝杠磨削过程中热变形误差变化的基础上,提出一种基于有限元法的确定螺距热误差分段补偿量的算法,并通过具体算例说明了该方法的计算过程,为保证滚珠丝杠的磨削加工精度提供了手段。     

精密丝杠加工误差数学模型分析

分析了热变形和残余应力对精密丝杠加工误差的影响 ,建立了精密丝杠温度分布和热变形数学模型 ,提出了基于能量守恒定律、采用平均线膨胀系数的丝杠热变形简化计算方法。分析了磨削残余应力对精密丝杠尺寸变化的长期影响及计算方法。     

精密长丝杠磨削过程中工件热变形的分析

对丝杠磨削过程中磨削热的热源强度进行了分析与计算,给出了丝杠内部温度场的计算方法,对丝杠的热变形规律进行了分析,通过一个计算实例,对丝杠磨削过程中的一些热现象进行了总结。     

精密螺纹磨削的研究(第一个报告:螺距误差的起因)

近来,机床和长度测量仪等设备上淬硬和磨削丝杠的使用与日俱增,而且对这些磨削丝杠要求有极高的螺距精度,如已普遍使用在数控机床上的那些丝杠。然而,目前的螺纹磨削技术还不能满足这种要求。基于在螺纹磨削中热变形是螺距误差的主要起因这一设想,本文将讨论工件螺纹和磨床热变形的试验和理论分析。为了达到最小的螺距误差,可按照磨削情况加以补偿。为此,根据作者们的试验,使用了一个数字控制系统的补偿装置。试验结果证明,磨削一米丝杠的全长螺距累积误差降到5微米左右;另外,对设计一台磨削高精度丝杠的螺纹磨床提出了一     

精密螺纹磨削的研究——第三个报告,丝杠的热变形

第一个报告叙述了螺纹磨削螺距误差的来源,第二个报告研究了磨削时工件螺纹热变形引起的螺距误差以及对工件内的温度分布进行了理论分析(参见本刊1976,3) 本报告用理论和试验来讨论丝杠和其配合螺母之间的摩擦产生的某些热源所引起的母丝杠的温升和热变形,结果表明,这种热变形对被磨螺纹的螺距精度影响甚大。     

基于热源温度场叠加法的丝杠磨削过程中热变形分析

在分析丝杠磨削过程中的热变时,由于移动热源引起的温度场分布状态相当复杂,相应的按常规方法求解热变形量十分困难。因此,运用热源温度场叠加法,对磨削过程中丝杠的温度场进行分析,将丝杠磨削这一复杂温度分布状态,简化为热量含量相同且温度均布状态。然后利用平均线膨胀系数得出丝杠的热变形。最后通过实验将计算结果与实验结果对比,证明此方法的有效性。     

把神经网络应用于丝杠磨削过程的建模与控制

提出了利用两个人工神经网络对丝杠的磨削过程进行建模与预测控制的思想.其中,网络1用于复映传动链、热变形和力变形等误差源与工件螺距误差的关系,即建模;网络2根据网络1的输出和工件螺距误差的仿真值而预报输出下一采样周期的综合补偿控制量.通过一系列试验研究,证明此控制策略能减少工件螺距误差80%以上,有效提高了试件丝杠的磨削精度.     

丝杠磨削热误差补偿在840D数控系统中的实现

通过对丝杠磨削过程中丝杠受热变形的规律进行分析,运用仿真软件进行仿真,计算预测丝杠磨削过程中的变形量。基于840D数控系统,通过对R参数的灵活运用,提出一种能够对温度误差有效补偿的数控程序编程方法。     

精密滚珠丝杠磨削加工中的热变形控制

分析了精密丝杠磨削过程中引起工件热变形的主要因素，提出了通过控制磨削温度来减小和控制工件热变形的方法和途径。     

使用激光反馈系统的精密螺纹磨削

作者研究了螺纹磨削获得高精度螺距丝杠的方法。一种使用激光测量螺纹磨床工作台进给误差的闭合补偿系统用于现有磨削系统,大大简化了高精度螺距丝杠的磨削。     

高精度滚珠丝杠磨床的设计与开发

针对高精度滚珠丝杠的滚道特点,分析了该机床主要零部件的结构特点和工作原理。结合实际生产,着重阐述主要零部件的有限元分析、表面质量的在线监测方法、热误差分析及补偿技术等方面的研究,这些措施是机床可靠性及安全性的重要保证,为高精度滚珠丝杠磨床的设计制造提供了参考依据。     

薄壁零件夹持变形与装夹方法的改进分析

针对薄壁套零件在磨削加工中不同装夹方法引起的变形进行了受力分析,建立了磨削加工的力学模型及有限元分析模型,运用最小二乘拟合法得出最后的圆度和尺寸误差,并与实测数据进行对比,结果显示采用轴向夹紧可大大减小零件的夹持变形。     

滚珠丝杠螺母副热态特性建模方法

以某外循环滚珠丝杠螺母副为研究对象，对其热态特性及其建模方法进行研究。在分析滚珠丝杠进给系统的热源和边界条件的基础上，建立了丝杠稳态温度分布的数学模型，并通过软件编程求解得到丝杠温度场和滚道的存在对丝杠稳态温度的影响；建立了考虑滚道影响的滚珠丝杠进给系统有限元分析模型，获得了滚珠丝杠进给系统稳态和瞬态热特性分析结果；最后通过滚珠丝杠螺母副热特性试验，获得了滚珠丝杠进给系统关键点的温度及其变化情况。研究结果表明：所建立的滚珠丝杠螺母副热特性分析数学模型可以较准确地获得滚珠丝杠的温度场，忽略滚道会使滚珠丝杠螺母副的温度场仿真结果产生15%～20%的误差。     

基于有限元法的中空冷却滚珠丝杠温升及热变形研究

针对高速机床工作过程中滚珠丝杠进给系统的发热及热变形问题,基于传热学理论,建立了中空冷却滚珠丝杠传动过程中温度场和热变形的数学模型,并通过有限元仿真模拟和丝杠冷却模拟运行试验对该模型进行验证.结果表明,随着丝杠转速的提高和运行时间的增加,丝杠温升和热变形先是逐渐增大,然后趋于一个稳定值.     

激光反馈螺纹磨床误差补偿系统的智能PID控制

为提高滚珠丝杠的磨削加工精度 ,提出一种采用改进算法的激光反馈螺纹磨床误差补偿系统智能PID控制方法 ,并介绍了该方法的控制原理及实现方法。磨削加工结果表明 ,应用该方法可有效提高系统的误差补偿精度。     

Time-varying positioning error modeling and compensation for ball screw systems based on simulation and experimental analysis

Thermal expansion of ball screw systems affects the machining accuracy of machine tools significantly. This paper intends to provide a comprehensive error compensation method for the time-varying positioning error of machine tools. To confirm the thermal deformation mechanism of ball screw systems, experiments have been designed to study the thermal behaviors of a ball screw system under varying temperature conditions. An exponential algorithm is proposed to predict the temperature variation pattern of the ball screw based on finite element analysis, and the actual thermal boundary conditions of the ball screw system are exactly defined according to the proposed algorithm and the experimental results. Then, a comprehensive compensation model is established based on the decomposition of the initial geometric error and thermal error components. Finally, a real-time error compensation system is developed for machine tools based on the function of external machine original coordinate shift and fast Ethernet data interaction, and satisfactory results have been achieved for the compensation experiments on a machining center.     

基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析

滚珠丝杠传动刚度是影响机床精度的关键因素之一,而丝杠的传动刚度,主要取决于该丝杠副在载荷的作用下丝杠的轴向变形、滚珠与滚道间的接触变形和支承轴承的轴向接触变形三者的大小.通过建立滚珠丝杠传动中关键零件受力分析的有限元模型,对滚珠丝杠传动三种主要轴向变形进行计算,并分析三种变形对丝杠传动刚度的影响大小,为提高丝杠的传动精度,改进滚珠丝杠副的性能提供了参考.     

基于响应面法的数控机床主轴系统热特性有限元模型修正

提出一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法。将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控螺纹磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果精度较高。     

改善数控机床主轴系统热特性有限元分析精度的方法

提出了一种根据数控机床主轴系统实测温度数据来调整有限元模型热载荷的方法,给出了基于实测数据调整有限元分析关键参数的方法。以数控螺纹磨床主轴系统有限元模型校准为例,通过仿真实验方法说明了所提出方法的应用步骤,并证明了其有效性。     

Thermal characteristics of a CNC feed system under varying operating conditions

In high-speed and high-precision feed systems, thermal positioning errors are mainly caused by the non-uniform temperature variations and resulting time-varying thermal deformations under different operating conditions. The research presented here ultimately aims to develop a generic method capable of evaluating the thermal characteristics (such as temperature rise of heat sources, thermal positioning error) of the feed system induced by varying operating conditions (feed speed, cutting load and preload of ball screw). The thermal contact resistance between the balls and the inner and outer rings of supporting bearing is calculated using the Hertzian theory and JHM method. Experiments were carried out on a high-speed feed system experimental bench, and the influences of operating conditions on temperature rises of supporting bearings and ball screw nut were analyzed. Based on a WNN-NARMAL2 model, the relationship between temperature rise of supporting bearings and operating conditions was established. Furthermore, with the temperature of the ball screw nut set to be a moving heat source load, the temperature and thermal deformation distributions of the ball screw were simulated. The work described lays a solid foundation for thermal error prediction and compensation of a feed system under varying operating conditions.