高速加工中心7∶24主轴/刀柄联接的可行性分析

在高速数控机床加工中,由于高速旋转中的离心力作用,传统7∶24主轴/刀柄联接的径向位移与两者间的间隙随转速的提高呈平方关系增长.径向间隙的存在导致定位精度和重复定位精度不高、轴向和径向刚度低等问题,严重影响加工精度和质量.论文采用有限元分析方法,验证了主轴转速为15000r/min时,加工中心采用7:24主轴/刀柄联接的可行性.并提出改进7:24主轴/刀柄联接性能的方法.     

高速加工中心7:24主轴/刀柄联接的可行性分析

在高速数控机床加工中,由于高速旋转中的离心力作用,传统7:24主轴/刀柄联接的径向位移与两者间的间隙随转速的提高呈平方关系增长。径向间隙的存在导致定位精度和重复定位精度不高、轴向和径向刚度低等问题,严重影响加工精度和质量。论文采用有限元分析方法,验证了主轴转速为15000r/min时,加工中心采用7:24主轴/刀柄联接的可行性。并提出改进7:24主轴/刀柄联接性能的方法。     

精密卧式加工中心主轴轴向热误差补偿方法

热误差是精密机床最主要的误差源之一。主轴是机床的关键部件,其热误差直接影响机床的加工精度。文章以某型号精密卧式加工中心主轴为对象,对其温度场和热变形进行了仿真分析。根据仿真结果发现主轴轴向热变形更严重,并结合机床结构确定温度传感器布置位置。在此基础上,对不同转速下主轴部分位置温度和轴向热误差进行现场测试。运用最小二乘法建立热误差补偿模型,直接结合机床FANUC数控系统实施主轴轴向热误差补偿。经实验验证,补偿后主轴轴向热误差减小了85%以上。     

精密主轴动态回转误差的实验研究

主轴系统的动态回转误差对精密机床的加工精度有重要影响,通过误差测试、查找误差源可进一步提高机床加工精度,同时为下一代的产品研发提供数据支持。对主轴回转误差的产生原因及不同形式回转误差对镗床各项加工性能的影响进行了讨论,采用可量化指标评定主轴动态回转误差。以某型号精密卧式坐标镗床主轴为实验测试对象,测试分析主轴系统的径向固定、旋转敏感度、轴向固定敏感度及倾斜敏感度等性能参数随转速的变化情况。结果表明:主轴的回转误差受转速的影响,在空载、高速运转状态下较明显,需根据实际零件加工精度需要,选择合适的加工速度。     

立式加工中心主轴系统热变形试验及误差补偿

立式加工中心经过长时间的运行之后,主轴箱及主轴系统组成的单元会产生热变形,这影响到被加工零件轴向尺寸的加工精度。以VMC750立式加工中心为试验对象,测量主轴箱多点温度及主轴变形伸长量,确定主轴变形的主要原因,建立误差补偿模型,通过对立式加工中心加工过程中的热误差进行了实时补偿实验,结果表明：通过热变形补偿,主轴系统热变形实测为0.28～0.33 mm,其误差可减少75％左右,验证了该模型的有效性。     

精密加工中心主轴热误差测量技术的研究

热误差是影响精密加工中心加工精度的主要因素之一,因此减小热误差对提高加工中心的精度至关重要.通过对热误差进行检测、建模,可以从一定程度上消除热误差对精密加工中心的影响,提高加工精度.文章以精密立式加工中心VDM55为研究对象,在分析热误差来源及形式的基础上,利用研制的温度和热误差检测系统,测量了加工中心主轴温度场和热误差.该测量系统具有成本低、测量精度高、结构简单的特点.通过合理设计的热误差测量实验,获得了真实有效的主轴热误差数据.测量数据的分析结果表明,该方法对研究机床热误差规律和建模具有很大的应用价值.     

某型数控机床主轴系统回转误差动态测试研究

高速主轴的回转误差运动直接影响到被加工零件的加工精度与产品的使用寿命。为了对数控机床的加工性能进行合理评价,分析了同步径向误差运动与工件圆度以及异步误差运动与工件表面粗糙度之间的关系,并采用美国Lion Precision公司开发的主轴误差分析仪对某型数控机床的主轴系统进行回转误差及漂移的测量,根据测量结果对所测主轴加工性能进行评价,为实际生产加工提供了参考。     

数控机床热误差补偿模型的应用

为提高机床加工精度,研究并选择最佳模型对立式加工中心主轴热误差进行补偿。以KVC650E立式加工中心为实验对象,根据秋季数据对主轴热误差建立了多元线性回归、神经网络和支持向量机模型;将同一台机床和另一台同类型机床所测得的冬季数据分别代入3种模型计算各模型补偿精度;根据3种模型的精度变化规律比较三者的精确性、鲁棒性和通用性。实验结果表明:3种模型都有各自的优势,但支持向量机模型能在不同的环境温度和机床条件下保证较高的精度,综合性能最好。     

高速电主轴热误差实验与预测建模

数控加工中心采用高速电主轴,由于电主轴发热导致主轴工作端明显热延伸,严重影响加工精度。以数控精雕机用永磁同步电主轴为研究对象,通过建立热特性实验平台,测试电主轴在不同转速、不同工作条件下的特征温度和热误差数据,建立基于自然指数函数的电主轴轴向热误差预测模型。在不同的工况下对模型的补偿结果进行实验验证,验证结果表明:该预测模型简单、精度较高,且建模成本较低,可以快速应用到实际的加工环境中。     

数控机床热特性实验方法研究

随着中国制造2025的提出,智能制造对数控机床精度要求越来越高,机床热变形是影响加工精度的主要因素之一。从采集机床温度和主轴变形的角度,设计了温度及主轴变形采集方案,选用螺旋入孔式和磁吸式温度传感器,测量机床热源内部和表面温度,选用电涡流传感器测量主轴径向偏移量和轴向伸长量,采集了干切削和添加切削液两种加工环境下的主轴温度。分析可知,机床主轴电机温升最高,切削液能够带走大量切削热,有效减小切削热对主轴的影响,主轴转速越高温度越高,轴向伸长量越大。     

加工过程中各类误差项对圆柱零件的影响研究

车削加工中,分析了影响被加工零件的误差源,然后利用齐次坐标变换原理建立各种原始制造误差的数学模型,利用差分法计算被加工零件受力变形引起的加工误差,得出车削过程中各项误差对被加工圆柱零件的影响,并以实例说明加以验证。     

基于球杆仪的数控机床误差识别与补偿

论述了数控机床几何误差的球杆仪识别及软件补偿技术。提出了从Renishaw球杆仪测量数控机床的联动误差数据中识别反向间隙、直线度、垂直度、定位误差的一种方法;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数学模型;用球杆仪在数控机床上进行补偿前后加工轨迹的测量实验表明该方法效率高、效果显著。     

数控机床加工精度提高技术的进展及其存在的问题

数控技术和数控机床的诞生开创了控制和生产领域的新时代,给机械制造业带来了一次新的技术革命。数控机床技术的迅速进步大大推进了精密、超精密加工技术的发展,使加工精度提高到了一个新的台阶,提高数控机床精度的研究也得到了极大的重视。从误差防止和误差补偿两个方面,介绍了国内外关于提高数控机床精度的研究现状,指出了具有广泛应用前景的误差补偿这项实用技术之所以难以在国内数控机床行业普及和使用所存在的核心问题。最后根据企业实际情况提出开展误差补偿技术应用研究的必要性和主要研究内容。     

Relationships between straightness and angular kinematic errors in machines

The software compensation approach for the improvement of machine tool and coordinate measuring machine accuracy depend to some extent on machine error modelling and measurement methodologies. The currently established methodology is based on the derivation of tool position error (for machine tools) or stylus tip position error (for coordinate measuring machines) by the combination of individual axis joint kinematic error parameters. The purpose of this paper is to propose a machine error analysis based on error classification. This taxonomic approach forms a conceptual basis for an analysis of machine errors with a deeper understanding of error mechanisms at more fundamental levels. The relevance of this approach is investigated through the case study of the coupling mechanism between joint kinematic angular and straightness errors of machine linear axes. The limitations of the joint kinematic straightness and angular error modelling based on purely abstract mathematical dependence principles are explored through simulations and experiments.     

热电偶测温精度的研究

热电偶的测温存在静态误差和动态误差。本文借助C语言编程对热电偶进行网格划分，运用二维稳态传热平衡的方法对其进行分析和计算两种误差，并提出有效的修正方案和减小误差所应采取的措施。     

Estimation and correction method for the two-dimensional positionerrors of a planar XY stage based on motion error measurements

This paper describes an estimation and correction method for the two-dimensional (2D) position errors of a planar XY stage that is driven along the Y-axis by two linear motors. The 2D position errors of the stage were estimated and corrected based on measured motion errors from a conventional laser interferometer system. To compensate for the planar XY stage 2D position errors, corrections were introduced for the yaw, perpendicular, straightness and 1D position errors along each axis, which are predominantly caused by linear scale, yaw, and pitching motion errors. The effect of the motion error corrections was evaluated by diagonal measurements based on the ISO230-6 standard and six different 1D position error measurements along the X and Y-axes. By applying error motion corrections, the diagonal systematic deviation at the center point was improved from 499.7 μm to 1.16 μm, and the estimated maximum 2D position errors were improved to −0.263 and 0.530 μm in the X and Y directions, respectively. The diagonal systematic deviation at a corner point was 1.23 μm and the estimated maximum difference between the corner and center points improved from −2.603 and 2.603 μm to −0.05 and 0.12 μm in the X and Y directions respectively.     

数控伺服系统跟踪及轮廓误差分析

分析了数控加工中伺服系统跟踪误差和轮廓误差的计算方法，详细讨论了双轴数控加工中轴跟踪误差和轮廓误差之间的关系。指出了多轴加工中轮廓误差建模和误差控制方法的理论意义和应用价值。     

基于自然指数模型的机床定位误差建模与实时补偿

为提高数控机床的运动性能和加工精度,提出了基于自然指数模型的机床定位误差建模方法.通过分析在不同温度条件下的定位误差变化规律,将定位误差分为几何误差和热误差两个部分,其中,几何误差部分可以采用多项式模型进行拟合,而对于热误差部分,则建立其与环境温度、机床关键构件温度之间的自然指数模型,从而描述了热误差和温度场之间的非线性变化规律.通过与传统的多元线性回归模型进行试验结果对比表明:基于自然指数模型的定位误差建模方法在任何温度条件下均可获得较高的预测精度,经过误差补偿,可以大幅提高机床精度.     

五轴数控机床综合空间误差的多体系统运动学建模

基于多体系统运动学理论的基本原理，结合RRTTT型五轴立式数控机床，阐述了多体系统的拓扑结构和低序体阵列，提出了特征矩阵的基本概念和构建方法，分析了多体系统有误差运动的基本规律，研究了根据特征矩阵得到综合空间误差的算法。理论分析和实例建模都显示所述方法能很好地解决误差建模的正确性、速度、通用性和自动化问题，为五轴数控机床精度分析和误差补偿提供了一种理想的误差建模技术。     

精密数控机床移动轴误差综合建模

为研究精密数控机床的加工精度,针对以气浮平台和旋转平台为主要方式的四轴抛光平台进行了几何与热的综合误差建模,利用XL-80激光干涉仪、PT100温度传感器及XSR90彩色无纸记入仪等仪器对X、Z轴的温度、定位误差进行测量、记录。分析精密数控机床移动轴的定位误差与温度之间的规律。运用切比雪夫多项式及最小二乘法分别建立X、Z轴几何误差模型和热误差模型,两模型进行叠加得到机床X、Z轴的综合定位误差模型,依据模型分别计算出X、Z轴定位误差拟合值,与实验测量值进行对比。结果表明:建立的模型具有预测精度高、鲁棒性好的特点。