机床滚珠丝杠温度场热特性分析

机床加工过程生成热导致滚珠丝杠热变形,影响加工精度.以往的研究主要通过传统的解析方法计算得到滚珠丝杠热变形量,并没有考虑机床运行过程生成热引起机件热变形的影响.考虑热源的温度场影响,应用有限元分析法建立模型,并进行仿真,从而得到滚珠丝杠的热变形量和热变形的影响因素.研究结果为分析滚珠丝杠热变形对加工精度的影响和提高机床加工精度的优化设计提供了参考,为机床加工的误差补偿提供了理论依据.     

数控机床滚珠丝杠的温度场研究

滚珠丝杠在运行过程中由于摩擦力矩产生大量热量,因此有必要对传动过程中的滚珠丝杠进行温度场研究。以某龙门加工中心Y向进给系统中的滚珠丝杠为研究对象,建立简化模型,计算出热分析的边界条件,导入ANSYS软件中得出其温度场的仿真结果。与实验数据进行比较,对比结果显示了不同进给速度下滚珠丝杠的温度分布及其变化规律,为以后的滚珠丝杠热特性研究提供了理论依据。     

普通车床的数控改造

一、对在用的普通车床进行数控改造,应选择经济型数控系统,清华大学研制的GMT-CNC-02车床数控系统是车床改造的较佳选择;机床控制方式宜选择半闭环系统。二、伺服系统的选用。纵向进给系统采用减速齿轮副带动丝杠运动;横向进给系统由伺服电机通过十字滑块联轴结直接驱动丝杠,驱动件为SGMC系列交流伺服电机。滚珠丝杠及交流伺服电机设计计算详见论。三、在机床机械结构改造中①主传动通过加装变频器实现无级变速,并在车床主轴后端加装光电脉冲编码器使机床具有车削螺纹的功能。②进给传动系统改造后,纵向进给系统传动链为：交流伺服电机——齿轮减速箱——滚珠丝杠——大拖板;横向进给系统传动链为交流伺服电机——滚珠丝杠副——中拖板。机床部件安装调整时,应采取工艺措施保护其位置精度。③对改造后的机床应进行直线运动定位精度和重复定位精度的检验,同时要进行空载、负载的调试及加工精度检验。     

滚珠丝杠副热变形计算分析及可视化

以传热学原理为基础,探讨温升对滚珠丝杠副的影响。首先确定热流密度系数及对流换热系数,然后借助有限元分析软件ANSYS,建立滚珠丝杠副的有限元模型,计算求解温度场及热变形。仿真云图显示：滚珠丝杠以1350r/min旋转时,其温升达到3.8℃,引起8.32m的热变形。     

数控机床位置精度的测试与补偿

一、床进给传动装置的结构 在数控机床进给传动装置中,一般由电动机通过联轴器带动滚珠丝杠旋转,由滚珠丝杠螺母机构将回转运动转换为直线运动.     

基于ANSYS的滚珠丝杠螺母副的动力学分析

滚珠丝杠螺母副是数控机床中将旋转运动转化为直线运动的常用传动机构,利用ANSYS Workbench软件对其进行动力学仿真,对滚珠丝杠螺母副的实际应用有很好的参考价值,并能对使用滚珠丝杠螺母副的数控机床样机试制提供可靠的依据。首先利用三维软件Solid Edge建立三维模型,导入有限元分析软件ANSYS Workbench前处理,定义约束和施加载荷,然后对其进行模态分析,依据前6阶固有频率,分析各频率下的振型,对避免发生共振提出依据;而后对其进行了谐响应分析,分析正弦函数对滚珠丝杠螺母副的影响程度。结果表明,利用动力学分析中的模态和谐响应分析对滚珠丝杆螺母副的机械动态特性进行仿真分析,对滚珠丝杠螺母副在数控机床中的实际应用的好坏,有很好的参考价值和理论依据。     

基于无线传感网络的机床热误差智能检测系统设计

针对目前机床热误差检测系统结构复杂、布线麻烦、安装困难等问题,设计了基于无线传感网络的机床热误差智能检测系统,采用嵌入式、无线传感技术对机床温度场、热变形等信号进行实时采集、处理和监测,实现多地显示和故障报警等功能。     

某减速机构刚度分析及测试

研究某减速机构的刚度分析、优化及试验验证问题,分析滚珠丝杠预紧力和各传动副之间的间隙等对机构刚度的影响,并提出控制影响刚度因素的方法;利用ANSYS进行减速机构的结构静力分析;设计、生产专用测试装备测试该减速机构的刚度.结果表明：减速机构的设计满足刚度需求,同时提供测试减速机构刚度的方法.     

基于快速信号处理的精密测试系统

针对现今滚珠丝杠副的发展现状,研制基于快速信号处理的丝杠全程效率测试系统.该系统实现了对滚珠丝杠副运行中的扭矩、轴向力以及传动效率的动态测量.采用了PMAC运动控制卡对电机进行控制,采用数据采集卡6013对扭矩、轴向力等信号进行采集.本系统研制的难点在于对数据处理,经过分析将采用傅里叶变换、巴特沃斯滤波等信号处理方法对采集获得的数据进行处理,以获得更为准确的数据.基于VC 编写了友好的用户界面,实现了参数设置、动态测量、数据处理、数据存储等功能.     

数控铣齿机主轴系统温度场有限元分析

热误差是影响机床加工精度的主要因素之一。主轴的热变形是机床总的热变形的重要组成部分。因此本文在分析数控铣齿机主轴热源的基础上,计算发热量,确定边界条件,并利用有限元软件abaqus建立主轴系统的温度场模型并进行了数字模拟仿真,为主轴系统的进一步热变形控制提供了基础。     

单螺杆挤出过程的计算机仿真

该文论及的是单螺杆挤出过程的计算机仿真。从挤出过程的数学模型分析入手，使用可视化程序语言Visual C 6．0，OpenGL，Access97等软件，开发了完全基于Windows的单螺杆挤出过程的仿真系统。该系统能近似地模拟挤出过程，并预测挤出机的质量流率、沿螺槽的压力和温度分布、固体床的分布，以及能量消耗。这为优化单螺杆挤出机设计，并控制加工过程以获得理想的产品，提供了科学依据和设计分析手段。     

Thermal MIMO controller for setpoint regulation and load disturbance rejection

The thermal interaction problem of a multi-input multi-output (MIMO) temperature process is caused by the temperature gradient through the plant. Generally, industrial controllers are used for the decentralized control and do not use a process mathematical model. In many cases, trial-and-error tuning is required for solving the problem. The present paper introduces a MIMO thermal model and the decoupling PID control strategy. The decoupling control and its shortcomings are described from the perspective of the user. An improved strategy based on a robust observer is developed. For industrial implementation, this observer is quite simple because only the first-order model given by the decoupling model is implemented. The program code is simple for the microprocessor of a low-cost commercialized controller. In addition, a hunting rejection method based on the observer is presented. The present paper applies the method to the twin screw extruder in order to verify the effectiveness of the proposed strategy. The proposed method has been successfully to solve the interaction problem for MIMO temperature process.     

Dynamical modelling and control of plastics extrusion processes

Alternative methods for determining plastics extrusion process models, suitable for high level control, are examined and the importance of time-series techniques for feedforward control is demonstrated. The results of extrusion process dynamic model identification experiments, carried out on a single screw extruder used for processing polyethylene, are described. Some results of exploratory control strategy simulations are included. Control of plastics melt pressure and temperature at the die is suggested as an effective indirect means of controlling die flow rate in most industrial situations.     

Energy-based control of a distributed parameter bi-zone model with moving interface

In this work, a model-based control of the melt temperature of a distributed parameter bi-zone model with moving interface of an extrusion process is studied. An energy-based controller is derived using internal energy as a storage function and controlled variable with the screw speed as control input. The stability of the controller is proved through the use of a Lyapunov-like candidate function. Finally, the practical usefulness of the method is illustrated by some closed-loop simulations of the experimentally verified model of the extrusion process. The interconnection of the moving interface is performed under the assumption of variable viscosity along the extruder and a finite-volume scheme is used for the discretisation of the dynamic model.     

颗粒物料输送过程运动特性的离散元模拟

为揭示颗粒物料输送过程中的运动规律以及卸料轨迹的影响因素,采用离散单元 法建立胶带输送机运输模型,对颗粒物料的输送和抛射行为进行模拟。通过颗粒物料输送过程 的运动速度和抛射轨迹分析发现：颗粒在胶带输送机上的运动分为加速、抛射和碰撞3 个阶段, 颗粒在碰撞阶段与挡板和其他颗粒发生多次碰撞,使其速度和方向不断改变,是影响颗粒卸料 落点的主要因素;颗粒物料按照入料顺序分为入料初期颗粒、入料中间颗粒和入料末期颗粒, 入料中间颗粒在抛射和碰撞反弹阶段都会受到其他颗粒的干扰,其卸料轨迹和落点存在较大差 异,碰撞过程中能量损失较大,是影响输送效率的重要原因。     

异形螺杆加工过程三维动态仿真技术研究

利用三角形图元造型实现了数控机床加工异形螺旋杆的仿真过程,提出了基于定义高度缓冲区的工件表示方法和简化模型,以此为基础建立了刀具与工件曲线的求交算法,以最小有向距离原理为依据提出了仿真加工过程中的干涉判定算法,分析和实验证明了上述两种算法具有良好的时间和空间复杂性.最后,利用C 和OpenGL实现了具有干涉判定功能的三维仿真系统,该系统不仅实现了以往无法达到的仿真加工速度,而且其图形具有相当强的真实感,它使整个复杂的螺杆加工过程从参数输入、刀具选择、干涉判定、插补计算、三维仿真到数控程序生成和控制加工完善地结合起来.     

三维螺纹造型的一种计算机建模方法

三维形体的计算机造型是计算机图形学的一个重要研究领域。三维螺纹是在科学技术和工程领域应用很广泛的一种较为复杂的形体。正因为其复杂,所以它在计算机上建模比较困难。本文具体地分析了螺旋线的形成过程、原理和螺旋线的数学模型以及螺纹车削成形的整个过程,在此基础上,建立了三维螺纹的一种计算机建模方法。从该方法的应用实践来看,本文提出的方法是成功的,效率也很高,具有较强的实用价值和良好的推广应用前景。     

基于BFCM-iWM模糊规则自提取的水泥分解炉温度控制

针对水泥分解炉温度难以控制、模型建立困难且通用性差的问题,提出一种基于信任度模糊C聚类和改进查表法(BFCM-iWM)模糊规则自提取的温度控制方法.首先,采用信任度模糊C聚类方法(BFCM)从分解炉运行样本数据中提取样本的信任度;然后,利用改进查表法(iWM)提取模糊控制规则,减小噪声和坏点数据对规则提取的影响,以温度偏差和偏差变化率为输入量、喂煤增量为输出量构造控制器实现对温度的控制.实验结果表明,提取到的控制规则鲁棒性好、准确性高、分解炉温度控制效果良好.     

轧钢加热炉钢坯加热质量的检测研

轧钢加热炉中钢坯温度的检测是一类典型的工业过程质量参数难测量问题。本文首先分析了该问题的产生原因及对生产过程的不良影响，然后运用多元统计投影原理建立了钢坯温度变量和过程变量之间的主元回归软测量模型和偏最小二乘软测量模型，最后基于工业拖偶试验数据对两类模型的参数矩阵进行了求取。根据工业实际生产数据进行的模型校验和误差分析表明，模型预测误差满足工业应用的精度要求，且较作者前期研究的结果更精确。全文分为两部分，这是第一部分。