基于虚拟中心距加工原理的新型平面二次包络环面蜗杆数控磨床设计及关键技术研究

针对新型平面二次包络环面蜗杆数控磨床研发中的难题，在蜗杆齿面的成形原理及传统磨削方法的基础上分析了齿面的虚拟中心距磨削原理及关键技术，论证了四轴四联动磨削方法的可行性并提出了新型磨床的结构布局及总体设计方案；针对产形面到摆头回转工作台中心轴线距离过大以及砂轮产形面上的磨削点到联动回转工作台中心轴线距离过大的两类难题，在结构布局上提出了砂轮倾角式磨头设计匹配磨头内藏式的设计方案，对于砂轮的修整及补偿方式提出了主轴平移修砂的设计方案，解决了在磨削过程中,因联动回转工作台回转误差所造成的砂轮磨削区域形位超差的问题并完成了机床虚拟样机的设计。     

5轴数控工具磨床砂轮扫掠体生成方法

为解决5轴数控工具磨床磨削仿真中砂轮扫掠体生成问题,提出了一种针对常见标准砂轮的通用扫掠体生成方法。该方法对常见标准砂轮通用模型进行了简化定义,并给出了其几何模型参数表达式;再通过对砂轮与棒料相对运动进行基于加工坐标系的运动转化,结合包络理论,给出了标准常见砂轮通用模型扫掠体临界切点的求解方法;分析所求得的临界切点,对其分类并进行砂轮扫掠体包络面的形体构造,最终生成了砂轮扫掠体的空间模型;最后通过一个典型磨削加工实例,验证了砂轮扫掠体生成算法的正确性及有效性。该方法能在数控代码驱动下,实现了对砂轮扫掠体的快速造型,在减少计算量的同时保证造型的准确性。     

一种五轴工具磨床通用后置求解方法

针对五轴数控工具磨床砂轮初始轴向、工件坐标系方向相对于机床坐标系不统一导致的后置求解问题,通过研究砂轮初始轴向与磨床拓扑结构之间的关系,提出一种基于磨床类型变换的求解方法。该方法将其他类型磨床的后置求解以坐标系旋转的方式变换到6种砂轮初始轴向为Z轴的磨床上进行,从而减少了求解类型。通过定义工件坐标系方向角,提出一种刀位数据预处理的求解方法,实现工件坐标系不同的情况下机床运动量的统一求解,提高了数控程序在不同磨床上的可移植性。基于该算法,以C#为工具开发了一套五轴磨床通用后置处理软件,并进行了仿真试验,验证了算法的可行性和高效性。     

工作台回转式五轴数控机床虚拟样机建模与数控仿真

以工作台回转式五轴数控机床为研究对象,通过UG的CAD模块建立该机床和被加工件的虚拟模型并输出各组件的STL模型,再导入VERICUT中,完成机床在VERICUT中的虚拟建模。对建立好的虚拟模型进行设置,调用数控程序完成工作台回转式五轴数控虚拟样机的建模和仿真。     

五轴联动数控工具磨床的开发

随着现代制造技术的发展,对特型刀具的品种和刃形的要求越来越高。而用普通工具磨床和传统生产工艺方法很难加工这些刃形复杂的刀具。针对这一现状自主开发一种五轴联动数控工具磨床,该五轴联动数控工具磨床能实现对球头立铣刀等多种硬度高、刃形复杂刀具的磨削加工,且一次装夹能完成所有的精加工。     

关于凸轮数控磨削加工的探讨

针对凸轮磨削的特殊性探讨了两轴联动数控凸轮磨床在磨削凸轮轮廓曲线时,砂轮中心的运动规律和被磨凸轮主轴变速规律的问题.并对提高凸轮磨削精度和表面质量所采用的"恒磨削率"及"恒磨削力"和"相对磨削线速度不变"的问题进行了理论上的探讨.     

MTS1600 500六轴数控砂带磨床构建及磨削仿真验证

MTS1600-500六轴数控砂带磨床是用于叶片磨削抛光的精密加工高端数控机床,该磨床磨削加工的工件主要以宽弦空心风扇叶片为主,空心叶片的制造工艺复杂,成本昂贵.磨削加工处于叶片加工关键步骤中的最后一步,这就要求在实际磨削加工前进行虚拟仿真磨削.该磨床可实现六轴联动,机床结构复杂,不存在现有仿真环境.为解决此问题,以UG为平台构建MTS1600-500六轴数控砂带磨床的几何模型并装配,在VERICUT中搭建该磨床磨削加工仿真环境.以某型号宽弦空心风扇叶片为仿真加工对象,对该磨床建模仿真环境进行验证,最后通过实际磨床的磨削加工验证了所建模型与仿真环境的正确性.该磨床的虚拟仿真环境可实现磨削加工过程的动态仿真,加工效率得以提升,也为后续加装在机测量模块奠定基础.     

五轴联动数控工具磨床加工精度影响因素仿真分析

自主研发的五轴联动数控工具磨床能够实现对球头立铣刀等多种硬度高、刃形复杂刀具的磨削加工,且一次装夹完成所有的精加工。利用多体动力学理论分别建立磨床的多刚体动力学模型和刚柔耦合动力学模型。利用所建立的动力学模型,分析在其它因素相同,X、Y、Z三轴在不同进给加速度、动静质量比、主轴结合部不同相对刚度下的加工误差。得到了3种影响因素对磨床加工精度的影响,研究结果对磨床的设计与结构优化具有一定的参考意义。     

数控机床法向磨削力的控制试验研究

通过测量内表面磨床SUU600A加工和空载时电主轴功率,计算砂轮所受切向磨削力;根据经验算法计算法向磨削力,分析砂轮线速度、进给量、磨削深度对法向磨削力的影响,总结法向磨削力变化趋势;提出一种基于模糊PID的数控磨削加工磨削力实时控制方法.结果表明:使用模糊PID磨削力控制系统加工时,可实现对磨削力实时修调,使它始终保...     

精密螺纹磨削砂轮修整技术分析及应用

针对螺纹磨床砂轮修整的特点,介绍了螺纹磨床砂轮修整方法和修整工具的应用,分析了数控砂轮修整器的设计思路和结构特点。重点分析和比较了钢滚轮和金刚石滚轮应用的技术特点,详细介绍了螺纹型面数学模型的建立、计算方法以及滚轮在修整砂轮中的应用和技术,解决了精密螺纹磨削砂轮的成型修整难题。     

基于PMAC快速PID整定与精度补偿研究

数控系统中动态性能与定位精度决定了加工质量及效率,为满足磨床数控系统控制要求及加工精度,研究快速整定PID方法及提高定位精度补偿方式,基于PMAC运动控制器搭建五轴数控工具磨床的全闭环伺服系统。针对伺服系统动态性能差、跟随误差较大等问题,阐述了基于PMAC的前馈-PID陷波滤波器伺服算法,提出了快速PID整定方法。针对定位精度差的问题,论述了定位补偿原理及方式,使用激光干涉仪进行目标点测量后制作螺距补偿和反向间隙补偿表。结果表明,PID整定方法得当,五轴磨床的动态响应性能良好,跟随误差大幅度减小;定位补偿措施合理,定位精度和重复定位精度大幅度提高,达到设计要求的3μm以内。     

基于网络的数控机床故障预警与诊断平台设计与实现

以大型数控曲轴磨床、重型轧辊磨床和用于核电装备制造的重型数控镗铣床等为研究对象,研究了这类装备关键部件信号采集、故障诊断与预警技术,研制了现场监测与故障诊断仪,建立了这类装备的故障诊断知识库,开发了数控机床故障预警与诊断模型和数控机床故障预警与诊断平台,实现了轧辊数控磨床、数控曲轴磨床和重型数控镗铣床等机床的状态显示、故障诊断和性能预报。     

高速数控轧辊磨床供油试验平台的设计

基于国产传统数控轧辊磨床的现有技术,分别设计了高速数控轧辊磨床静压、动压及动静压、低压润滑3种供油系统,在此基础上,开发出了高速数控轧辊磨床液压供油试验平台,为高速数控轧辊磨床的国产化提供了有力的支撑。     

五轴联动数控磨床旋转进给机构静力学分析

随着现代制造技术的发展,对特型刀具的品种和刃形的要求越来越高,而普通工具磨床和传统生产工艺方法很难加工这些刃形复杂的刀具。针对这一现状自主开发一种五轴联动数控工具磨床,其中五轴联动数控工具磨床旋转进给机构的受力和位移情况将直接影响磨床的工作性能。利用SolidWorks中的Simulation模块对五轴联动数控磨床的旋转进给机构进行静力学分析,研究旋转进给机构各处的位移和应力情况。分析结果表明:B轴旋转工作台和C轴旋转工作台最大应力均小于材料的屈服应力,说明B轴和C轴工作台结构是安全可靠的。     

基于SAPSO-GA算法的高速曲轴随动数控磨床几何误差辨识方法

以某型数控曲轴磨床作为研究对象,对其结构和运动进行分析,推导出曲轴磨削时理想的砂轮轨迹方程。根据多体系统理论建立含有误差参数的模型,并推导出机床-工件和机床-刀具的运动链位置矩阵,得出机床精密加工的约束方程。对磨床的几何误差进行研究,建立几何误差模型。为快速、准确辨识出各项几何误差,提出一种混合SAPSO-GA算法。通过对比球杆仪测量补偿前后的运动轨迹,分析补偿效果。结果表明:所提方法提高了辨识准确性,通过补偿大大提高了曲轴随动磨床的加工精度。     

基于ANSYS Workbench的球面磨床磨头结构设计方案分析

磨头属于精密数控球面磨床的关键部件,其结构形式会直接影响到磨头动力部件的刚度,从而影响到加工工件的精度及表面质量.针对SMG63H球面磨床磨头结构形式设计的三种方案,运用ANSYS Workbench对磨头动力部件加载工况进行静态特性分析,通过分析不同设计方案的磨头、主轴、主轴箱以及磨头动力部件整体的变形量和应力大小,选出静态特性最优方案.此方法为精密数控球面磨床关键部件有限元分析及设计方案的优化提供技术支持,为改善机床结构性能和提高机床精度奠定了基础.     

基于SK7032大型螺杆转子分段磨削实验研究

在成形磨削几何原理基础上,基于SK7032螺杆转子磨床提出大型螺杆转子分段磨削技术。根据齿轮啮合原理,分析砂轮刀具在分段磨削螺杆转子时的空间包络运动形式,建立转子分段磨削刀位轨迹计算模型。在螺旋面加工中对转子分段磨削中产生的干涉进行分析,并制定干涉消除的具体方案,达到刀位轨迹优化。针对大型螺杆转子分段磨削的功能要求开发了"螺杆转子分段磨削计算软件",参数化输入并得出转子分段磨削数控加工程序;根据生成的加工程序,在SK7032螺杆转子磨床上进行分段磨削试验,验证了大型螺杆转子分段磨削的可行性,为螺杆转子的数控加工提供一种新的方法。     

五轴数控机床刀座架圆度测量的不确定度评定研究

五轴数控机床刀座架孔的圆度测量具有重要意义,刀座架孔圆度对后续批量化生产起决定性影响。为了更加科学合理地评定五轴数控机床刀座架孔圆度的测量结果,应用三坐标测量机测量五轴数控机床刀座架孔圆度,研究测量结果不确定度的评定方法,提出基于不确定度分量建模和分量综合建模评定方法。对已加工的样品刀座架应用三坐标测量机进行反复测量,获取刀座架圆度测量特征数据,将测量数据结合不确定度评价模型进行计算和评定分析,最后将评定结果与现行规范和标准进行比对和匹配来验证其合理性和正确性。结果表明：该方法评定结果可靠。