传统机床与Free-Form型机床运动的等效转换

给出了基于空间坐标系变换把普通铣齿机调整参数转换成Free form型机床调整参数的原理与方法。在两种机床坐标系下保持刀盘相对工件的运动关系不变 ,通过耦合两种机床下的坐标系使两种机床的运动关系完全等效 ,由此原理推出了普通铣齿机向Free form型机床转换的显式转换公式 ,该公式适用于任意一种传统的加工方法和机床。最后通过实例 ,利用TCA进行了分析验证。本文提出的转换方法概念清晰 ,转换简单 ,不会引起转换误差 ,是一种针对两类机床完全等效的转换方法。     

摇台磨齿机与Free-form型数控磨齿机加工调整参数的转换方法

现有的Free-form型螺旋锥齿轮磨齿机的CNC系统不可能在加工齿面每一点时完全转换传统摇台螺旋锥齿轮磨齿机的展成运动,因为这满足不了实时性的要求,而且也无必要.因此作者提出了一种只在齿面参考点进行两次矢量旋转的简单的转化方法,并推导出了以显式表达Free-form型机床加工调整参数的精确计算公式.与其他方法相比,介绍的方法概念清晰,计算量小,更加简便而准确并可以满足数控系统实时插补的要求.     

机床参考点的研究

对机床回参考点进行了研究，分析了各种机床回参考点形式，并介绍实现高精度回参考点的方法。     

基于三轴联动CNC锥齿轮机床的展成齿面数学模型

在Free-form机床中没有摇台,不能以摇台角作为齿面展成参数;齿面的形状时论上取决于机床各轴的联动关系,与时间没有必然的联系,以时间作为齿面展成参数也不合适.因此,以基于Free-form咖机床的切齿加工理论为基础,直接以工件齿轮的转角作为齿面展成的参数,建立Free-form珊机床的展成齿面数学模型.     

5-UPS/PRPU并联机床工作空间分析

介绍了新型5-UPS/PRPU五自由度并联机床的运动学反解,分析了其工作空间.以刀尖点为参考点对机床进行了运动学反解分析和工作空间的搜索.定义了灵活刀具倾斜角,使得只用一个参数就能够实现对工作空间的降维描述.对机床工作空间进行了以刀尖点为参考点的三维描述,并对影响机床工作空间大小的几何约束条件进行了分析.根据机床的实际结构参数对工作空间进行了算例分析,并以三维图形形式直观方便地描述了机床的工作空间.机床的最大可达工作空间为φ800×300的圆柱体,灵活工作空间为φ400×300的圆柱体,最大灵活刀具角为25°,分析结果与机床的实际运行情况基本一致.     

刀倾型机床调整参数转化为Free-Form型机床调整参数的原理

从空间几何角度分析了从刀倾型机床调整参数转化为 Free- Form型机床调整参数的原理 ,提出一种新的仅需要两次矢量旋转的简单的转化方法 ,并推导出了以显式表达的转化公式 ,通过求导 ,可获得 Free- Form型机床各运动轴高次泰勒展开多项式系数的精确解法。该转化方法原理清晰 ,转换简单 ,其显式表达的转化公式可以满足数控系统实时插补的要求 ,有别于其它的转化方法。     

曲线齿锥齿轮点啮合齿面主动控制加工技术

与传统的摇台型锥齿轮机床相比,Free-form型锥齿轮机床具有能够更加有效地加工出性能更好的齿面的潜力。介绍了一种基于Free-form型机床切齿加工理论的点啮合齿面制造技术,提供了Free-form型机床3轴联动切齿加工基本方程及详细的计算公式。直接以工件齿轮的转角为运动参数,将机床其他各轴的运动表达为工件齿轮转角的函数,阐明了机床运动函数及其他机床切齿参数的确定方法。最后,给出了一个实例来说明所介绍的技术及方法。     

一种新型运动副及其在并联机床上的应用

提出了一种基于新型运动副——复合球铰的虚拟轴机床,它是由5-SPS分支组成的并联机构,其中3个分支汇交于一个三重球铰,另2个分支汇交于一个二重球铰,两个球铰固接在一起形成一个复合球铰,代替了并联机构的活动平台,而且机床主轴位于复合球铰中心线上。这种基于复合球铰的5个分支新型虚拟轴机床与基于Stewart平台机构的6个分支的虚拟轴机床相比具有同样多的实用自由度,并且机床结构简单、解耦,其正反解计算及控制亦相对简单。探讨了5分支机床的结构形式,尤其对关键结构——复合球铰的结构,机构位置反解,以及一定姿态下的可达工作空间进行了分析和计算。这种新型虚拟轴机床在空间曲面加工领域将有着广泛的应用前景。     

五轴联动雕铣机床电主轴模态分析

电主轴是高速机床的关键部件。应用多参考点最小二乘复频域法对五轴联动雕铣机床电主轴进行模态分析,通过对比计算模态与试验模态,验证有限元模型的合理性,为电主轴结构的优化设计提供理论支持。     

基于机床主轴传动系统的线图模型研究

概述了机床主轴动态性能研究的基本情况,分析了机床主轴传动的原理并经适当简化,抽象出系统的物理模型,然后讨论了线图的基本原理,并在这种物理模型的基础上,构造出系统的线图模型,随后对这种线图模型的算法进行了详细的讨论,结果显示,利用线图模型来分析机床主轴传动系统算法简单、可行,通过状态方程,能够计算出机床主轴随电机转速的变化情况和主轴转矩与电机转速及负载的变化情况。     

虚轴钻头刃磨机运动方程的研究

用矢量表示了虚轴钻头刃磨机的基本结构,根据圆锥面钻尖的磨削参数,采用矢量变换推导了在虚轴机床上刃磨圆锥面钻尖的运动方向,进而求出杆长矢量,作为机床运动控制的依据。     

重型龙门式混联机床配重方法研究

并联机床与传统串联机床在结构和运动机理上不同,无法完全沿用传统机床的设计方法。龙门式混联机床的主运动机构是并联机构,由于运动部件质量较大,必须选用合适的配重来平衡,以减小电机的负荷。本文先用牛顿—欧拉法建立重型龙门铣床XNZH2430的动力学模型;然后针对三种不同的配重方式,通过Matlab仿真计算得到电机的最大驱动力,经过对比得出各种配重方式的优缺点;最后选取合理的配重加载方式和配重质量。     

机床直行部件运动误差的在线测量

提出了采用精确时域两点法测量机床直行部件运动误差的新方法。该方法可以克服利用经典频域三点法测量直行部件运动误差时,由于误差的非周期性、非封闭性以及端点不连续而引起的高阶谐波分量失真等边缘效应。另外,该方法既可以得到机床直行部件的运动误差,又可以得到在该机床上加工零件的直线度形状误差,这些测量信息都有助于诊断机床的误差源,以提高机床的加工精度。     

虚拟轴机床作业空间快速检验算法的研究

根据虚拟轴机床的结构和运动特点,提出在机床的运动学分析中运用单开链方法,只进行一次运动学逆解计算就可求出全部运动变量的值,包括从动铰的运动坐标,因此适合于作业空间的快速经验。基于一台实际的虚拟轴机床－－VAMT1Y,对该算法进行了应用和验证。     

Assessment of non-rigid body,direction- andvelocity-dependent error motions and their cross-talk by two-dimensional digital scale measurements at multiple positions

The conventional volumetric error compensation for a machine tool is based on the machine's kinematic model, which formulates the tool center point (TCP) position based on the assumption of rigid-body motion of each axis. Particularly in large-sized machine tools, error motions that do not satisfy this assumption may have a significant impact on the machine's overall volumetric accuracy. In addition to position-dependent quasi-static error motions included in the conventional kinematic model, this paper proposes a scheme to assess quasi-static cross-talk between axes and direction- and velocity-dependent error motions. This paper proposes test procedures to measure two dimensional (2D) contour error trajectories by using a 2D digital scale (cross grid encoder). Unlike many previous works, this paper proposes to perform the tests at multiple positions over the machine tool's entire workspace, and the error motions are assessed by comparing contour error profiles. An experimental case study on a large-sized bridge-type vertical machine tool shows that such influences can be significant error contributors. The proposed tests can assess error motions only at discrete points where a 2D digital scale is installed. It can be applied as accuracy inspection to ‘‘roughly’’ assess the machine's volumetric accuracy by using a 2D digital scale only, but it is generally not for the compensation.     

并联机床快速干涉检验算法的研究

摘　要:为了解决并联机床的干涉检验问题,克服传统方法实时性不好的缺点,本文提出了利用单开链分析方法推导并联机床运动学方程的方法。这种方法在一次运动求解中就可以求出杆件的长度和各虎克铰、球铰的转角,适合于并联机床的快速干涉检验。给出了该方法的算法流程,对具体算法进行了实现和验证。实践表明,该算法能够完全满足数控系统实时性的要求。     

FANUC数控机床返回参考点常见故障的诊断与分析

在数控机床的维修中,有关数控机床回参考点方面的故障率非常高。对于机床经常出现的回参考点故障,搞清楚回参考点的作用与原理是非常重要的。为了便于数控维修人员能够迅速准确地判断故障点,以配置FANUC 0i系统的数控机床为例,把有关机床回参考点的原理、动作过程以及故障现象进行了分析,以使大家能够从根本上了解和排除数控机床在返回参考点方面出现的各种故障。     

A postprocessor for table-tilting type five-axis machine tool based on generalized kinematics with variable feedrate implementation

Improvements in the machine tool and the machining process technologies increased the need for generic postprocessors in order to exploit the capabilities of the machine tools. Contrary to conventional machining approach, next-generation machining technologies such as force-based feedrate scheduling and toolpath optimization requires the implementation of the variable feedrate during toolpath which constitutes the aim of this article. Therefore, this paper introduces a postprocessor for table-tilting type five-axis machine tool based on generalized kinematics with variable feedrate implementation. Furthermore, a practical yet effective method for avoiding kinematic singularities by spherical interpolation and NC data correction is presented as well. Proposed approach is validated for various five-axis machine tools with different kinematic configurations via virtual machine simulation module. Results of the verification tests show that presented postprocessing approach can accurately convert the cutter location information into NC codes and it is demonstrated that integrated virtual simulation module can simulate toolpaths with large number of blocks.     

混联机床的静刚度实验测量

机床的静刚度是保证其工作性能的重要指标,用理论模型对机床静刚度进行研究难免产生偏差,因此有必要对其进行实验研究.文中针对一台近期研发成功的混联机床,利用力传感器和千分表对其进行静刚度的实验研究.对实验数据进行最小二乘直线拟合,得到该机床在工作空间内9个位姿的各方向静刚度.为了研究该机床静刚度的变化情况,计算同一水平面或竖直面内的静刚度变化率.文中方法和结论为该类型机床的静刚度理论研究和仿真提供实验依据.     

弧齿线圆柱齿轮全修形齿面的CNC修形加工方法

针对弧齿线圆柱齿轮全修形齿面的修形控制问题,提出一种在展成加工的同时对齿廓和齿线两个方向进行修形控制的加工方法。通过调整直刃刀盘的展成运动回转半径,实现齿面齿廓方向的修形量控制;通过调整刀倾角,实现齿面齿线方向的修形量控制。基于空间运动学原理,利用矢量旋转公式,在具有倾角的数控机床上与普通多轴联动数控机床上展成加工齿面时,保持刀具和工件的相对位置和相对运动相同,进行两类机床之间的运动转换,建立机床运动控制方程,从而实现弧齿线圆柱齿轮在普通多轴联动数控机床上的修形加工。并通过试件的切削试验和齿面接触分析试验,证明所提出的修形加工方法和分析的加工运动方程的正确性。与弧齿线圆柱齿轮传统的加工方法相比,这种加工方法效率高,运动关系简单,便于推广应用。