滑枕热变形精度补偿技术的研究与应用

分析了滑枕热变形的起因,介绍了控制和减小热变形的方法,然后通过设计热变形测量装置,采用实验研究和实践相结合的方法,用霍尔式位移传感器测量落地铣镗床滑枕热变形伸长量,通过西门子840D数控系统SIMATIC功能对机床滑枕热位移进行了补偿,减小了滑枕热变形误差,提高了机床的工作精度。     

大型龙门铣床主轴滑枕结构有限元分析

主轴滑枕是机床中一种必不可少的通用零部件,亦是影响机床工作性能的薄弱环节.运用有限元分析方法进行工作状态下滑枕静变形分析和热-结构耦合变形分析,研究大型龙门铣床主轴滑枕结构变形规律,给出了定性和定量的分析结论,为滑枕结构优化设计提供理论依据和指导.     

超重型落地铣镗床滑枕热-结构耦合分析与优化

针对TK6932机床滑枕工作过程中因内外热源的作用导致变形大,影响加工精度的问题,运用有限元法计算22种状态下滑枕的变形量,得出其热-结构耦合变形与滑枕行程和主轴转速之间的关系曲线,并据此提出基于热-结构耦合状态下重型机床结构优化的方法,有效减小滑枕的热-结构耦合变形,提高机床的加工精度。     

大型铣镗床主轴滑枕变形分析与改进方法

对大型数控铣镗床在加工过程中的主轴滑枕变形进行了分析,并针对变形情况设计了一种主轴自重变形补偿结构,以提高机床在加工过程中主轴滑枕在移动伸出后对零件的加工的精度,从而满足加工产品的精度和表面质量的要求.     

龙门加工中心十字滑座结构热态性能分析与改进方法研究

龙门加工中心十字滑座是连接滑枕和横梁的一个重要部件,其受热变形将直接影响主轴的移动进给精度。在对十字滑座Y向电机板温度以及滑枕下端热变形实验测量的基础上,建立了基于ANSYS有限元软件系统的十字滑座热态性能分析和热力耦合分析模型并进行了计算分析,得到了十字滑座及滑枕的稳态热变形状况,分析了十字滑座在单侧热源作用下对滑枕变形的影响。根据分析结果提出了电机板结构优化改进方案,实验结果表明提出的改进方案使机床的热态性能有明显的改善。     

电解加工机床滑枕部件结构拓扑优化设计

滑枕是电解加工机床中的关键承载件,对机床的加工性能有至关重要的影响。针对滑枕部件的结构特点及受载情况,采用了设置加强筋提高滑枕结构刚度的技术方案,并对受力变形情况进行了有限元仿真分析。在此基础上,基于拓扑优化方法,建立多约束优化数学模型,利用评价函数将多目标问题转化为单目标问题求解,以最小质量作为优化目标函数,最大变形量作为约束条件,开展了优化设计并进行了灵敏度分析,以此获得了合理的加强筋布局和结构尺寸,在有效提高了滑枕部件刚度和承载稳定性的同时,实现了轻量化设计。该滑枕部件已实际应用于自行研制的电解加工机床中。     

TH6918滑枕变形分析及补偿方法

落地镗铣床在加工过程中,它的滑枕在主轴箱内移动,镗杆在滑枕内移动,它们从主轴箱内伸出的距离一般比较大,从而使主轴滑枕系统在加工过程中可能由于刚性不足而产生挠曲变形。刚度误差的存在,直接降低了落地镗铣床的加工精度。根据TH6918型数控落地镗铣床设计和制造的生产实践,在考虑了主轴轴承刚度的基础上,运用ANSYSWORKBENCH建立主轴滑枕系统的有限元模型,分析滑枕端部的变形量,研究滑枕挠曲变形的补偿方法,并运用数学模型和有限元相结合的方法求出滑枕伸出量与拉杆拉力之间的关系,为生产实践中的调试工作提供了理论依据。     

一种新的数控铣镗床滑枕变形补偿方法

落地铣镗床是超大型重型机床,多用于重力切削。当机床滑枕伸出或增加附件时,由于重力的作用,使主轴箱重心前移,滑枕低头,其中惟一的变化量即滑枕伸出量不同,其低头程度也不一样。这种状况如不加以改进,将严重影响机床的加工精度。在落地铣镗床中,除了要求滑枕、镗轴自身的     

车铣复合加工中心滑枕结构设计及有限元优化分析

滑枕是车铣复合加工中心的重要部件,动力头就安装其上,并沿X轴方向前后伸缩起到调节X行程的作用,因此它的强度和刚度对机床起着非常重要的作用,将直接影响机床的加工精度.本文对滑枕导轨的分布形式进行了结构设计,并采用有限元分析方法对方案进行了优化设计,获得了不同结构的滑枕在相同载荷工况下的变形位移和应力分布,从而得出结构优化...     

数控落地镗铣床主轴滑枕精度补偿与调控

大型数控落地镗铣床作为工业生产制造的基础设备,广泛应用于机械装备加工领域,其主轴滑枕精度对于保证产品加工质量意义重大。针对大型数控落地镗铣床滑枕因自重引起的"低头"变形问题,在进行滑枕工作受力分析和给出变形补偿思路的基础上,通过有限元仿真设计了一套基于电液伺服比例阀的拉力补偿机构,同时基于"PLC-电液伺服比例阀"调控方案设计反馈控制系统,进而实现主轴滑枕精度的补偿和调控。实验数据表明,所提出的补偿调控方案改善了大型落地镗铣床主轴滑枕工作时的"低头"变形情况,显著提高了机床的加工精度。     

高速立式加工中心主轴箱热态分析

高速立式加工中心在加工过程中产生的热效应对机床加工精度的影响日益凸显.XH714B高速立式加工中心在高速加工过程中会出现主轴轴线热偏转现象,机床行业俗称为“闷头”,影响了机械加工表面的完整性,降低了粗糙度.主轴箱作为加工中心的重要热源,为了解决立式加工中心出现“闷头”现象的主要原因,对主轴箱的热态分析就显得尤为重要,采用有限元方法建立了XH714B高速立式加工中心主轴箱热态特性分析模型,分析计算了主轴箱在额定转速下的稳态热特性.与传统观点“滚动轴承为主轴主要热源”不同,提出主轴电动机的热损耗是导致机床主轴轴线在y-z平面内发生偏转的主要原因.     

A strategy for minimization of thermal error in headstock assembly of CNC lathe

The thermo-elastic behavior of the spindle system in a CNC lathe contributes significantly toward the undesirable displacement at the tool center point (TCP). Minimization of the thermal deformation of spindle has become progressively important for the development of ultra-precision machine tools. To serve the purpose of predicting the characteristics of the heat flow and the corresponding thermal deformation, a finite element model for the headstock assembly of CNC lathe is developed. Heat generation and heat dissipation in the components of headstock assembly of CNC lathe are estimated for free running as well as machining conditions using empirical models. The thermo-elastic behavior is investigated with the aid of numerical model validated by experimentation. The deformation of bed is found to possess a significant influence toward the spindle displacement in X-axis which results in form error in the machined component. The proposed strategy is validated effectively to have control over the heat flow between headstock and bed with the aid of a carbon/epoxy laminate that results in a near zero displacement along the X-axis of the spindle.     

立式机床垂直运动部件重力平衡创新设计

分析现有机床垂直运动部件平衡机构存在的问题,解析影响机床的机构运动、运动同步、主轴及其驱动电机重力惯量平衡等关键问题,应用移植创新设计方法,有效提取相关功能件的特征,首次提出多功能部件组合解决机床垂直运动部件的重力平衡方法,并以降低机床垂直升降加速运动的运动惯量为目标函数,优化机床的整体布局结构,同时给出了关键零件的设计方法,对垂直运动部件的重力平衡机构进行了创新设计。     

主轴伺服系统参数对混气电火花加工性能影响的研究

利用混气电火花加工装置,进行了HCD-400电火花成形机主轴伺服系统的混气电火花加工实验.介绍了主轴伺服系统参数对混气电火花加工性能的影响规律,并对所产生的加工现象进行了分析.     

基于有限元分析方法的高速电主轴温度场仿真

高速切削加工是先进制造技术的主要发展方向之一,高速电主轴作为高速加工机床的核心部件,由于其主电动机的散热条件较差,轴承温升比较高,由此引起的热变形会降低机床的加工精度。本文对高速电主轴的温度场进行了研究,建立了电主轴的有限元仿真系统。在对整个温度场的研究中,把内部空间域离散化为有限单元,对每个单元求解,可得出有限个热传导方程,对这些温度场求解得到了所需的温度场分布图。最终实现了对电主轴温度场的预测,并据此提出了改善其热态特性的措施。     

DYNAMICS ANALYSIS OF SPECIAL STRUCTURE OF MILLING-HEAD MACHINE TOOL

The milling-head machine tool is a sophisticated and high-quality machine tool of which the spindle system is made up of special multi-element structure. Two special mechanical configurations make the cutting performance of the machine tool decline. One is the milling head spindle supported on two sets of complex bearings. The mechanical dynamic rigidity of milling head structure is researched on designed digital prototype with finite element analysis（FEA） and modal synthesis analysis （ MSA ） for identifying the weak structures. The other is the ram structure hanging on milling head. The structure is researched to get dynamic performance on cutting at different ram extending positions. The analysis results on spindle and ram are used to improve the mechanical configurations and structure in design. The machine tool is built up with modified structure and gets better dynamic rigidity than it was before.     

双支承阶梯主轴优化设计

本文介绍应用有限元法计算双支承阶梯主轴的静刚度及最佳支承距。文中选用两节点C{sup}1连续的插值函数,将轴的变形看成是支承处为零位移时产生的弯曲变形和支承处为指定位移时轴母线的整体变形的叠加,并给出了阶梯主轴在各种载荷下计算最佳支承距的一般电算解法。     

数控机床关键结构件的优化设计

结构优化能综合处理并最大限度满足从不同角度提出的要求,实现减轻结构重量、保证结构刚度、降低应力水平、提高产品可靠性等多方面目标。针对一类高速数控龙门铣床关键结构件,为减小切削力下机床的变形,采用拓扑优化技术对机床主轴滑枕零件从轮廓形外形到加强筋的位置、厚度进行多层次优化。分析表明,拓扑优化后结构与原始结构相比,重量增加了3.6%,但变形减小了30%,固有频率提高了29%,通过优化既提高了机床的精度,也提高了机床的动态性能,优化效果非常明显。新产品开发中采用优化计算不但可以改变材料的分布,使好钢用在刀刃上,而且对创新设计思路起到极大的推动作用。     

Thermal error of a hydrostatic spindle

This paper proposes a thermo-mechanical error model of a hydrostatic spindle for a high precision machine tool. By predicting the variation of motion error induced by thermal effects on a machine worktable during machining, this model allows deeper insights into the underlying mechanisms that result in evolutions of the spindle accuracy. The heat power generated in the spindle elements and the coefficients of convection heat transfer over its outer surface have been evaluated. Then, the distribution of temperature and deformation of the spindle have been simulated by a finite element coupled thermo-elastic model, from which the influence on notably spindle stiffness variation was deduced. Experimental measurement of the thrust plate axial displacement under thermal expansion is in close agreement with the computed axial thermal expansion.