超精密数控非球面磨床的模态分析

以小口径超精密数控磨床为研究对象,利用CATIA建立其各部件的三维几何模型.通过有限元软件ANSYS分别建立工件轴部件、磨轮轴部件及机床整体的三维有限元模型,并对工件轴部件、磨轮轴部件以及磨床总体进行了模态分析,根据分析结果识别该类型磨床结构的薄弱环节,为小口径超精密磨床结构的改进设计提供依据.     

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。     

数控立式磨床关键部件结构设计及动态特性分析

高精度立式圆台磨床的动态特性直接影响到加工精度和精度稳定性.以某立式圆台磨床为研究对象,对整机动态特性进行现场测试和分析,得到其前几阶模态的模态参数,通过对模态频率、模态振型的分析,找到影响整机性能的关键薄弱环节.对磨床关键部件卧磨头支架和立柱进行了有限元分析和计算,利用方案比较法进行改进设计,提出了具体的结构改进措施.同时,研究了筋格尺寸对动态性能的影响.所得结论为磨床进一步的结构优化设计及动态性能的改善提供了依据.     

精密主轴热变形误差的实验研究

主轴是机床的关键部件,其热变形误差是影响精密机床工作精度的主要因素之一。文章对镗床主轴的不同热变形误差形式及对加工精度的影响进行了讨论。依据ISO和ASME标准建立某型号精密卧式坐标镗床热变形误差的测试环境,采用高精度测试系统对其主轴进行温度和热变形误差的实验测试与分析。结果表明,主轴热变形误差严重影响机床加工精度,主轴转速影响其达到热平衡的时间及热误差大小,需采取有效措施对热变形误差进行补偿,优化热结构,进一步提高机床加工精度。     

高精密立式静压磨床有限元热分析与实验

通过建立高精密数控立式静压圆台磨床的有限元模型,进行了磨床的热源分析及计算,并采用ANSYS Work?bench进行了有限元温度场分析求解,得到了立式磨床的温度分布。进而搭建了机床温升实验平台,进行了卧磨头磨削平面时的机床温升实验。通过对有限元理论分析求解与实验结果对比,证明了有限元分析模型及方法的可靠性,为磨床的结构优化及误差补偿提供了依据。     

空气静压轴承在几种磨床改装上的应用

近两年,我所与兄弟单位一起在几种磨床的维修过程中,将原来的滚动或滑动轴承磨头改装成空气静压轴承磨头,取得良好的效果。曾经改装为空气静压轴承磨头的机床有以下几种:1.MMB1420外圆磨床;2.日本T-CGD-150精密外圆磨床(韶关油泵油咀厂);3.西德HSF 33A大螺旋角滚刀铲磨床(重庆机床厂);4.M 7120 A平面磨床(广州机床研究所试验车间);5.M2116内圆磨床(广州轴承厂)。空气静压轴承是以压缩空气通过节流小孔进入轴承间隙形成气膜支承主轴运转,由于空气的粘度低,并且不受温度变化影响,所以高速运转时发热和温升小,而且包围主轴的压力气膜具有“平均效应”可以抵消一部分由于主轴和轴承表面几何形状误差对主轴     

加工中心主轴部件及其主轴箱的热特性有限元分析

现代机械工业对机床精度提出了越来越高的要求.机床主轴部件和主轴箱的热特性是影响机床精度的主要因素之一.文章建立了加工中心主轴部件及其主轴箱的温度场模型并进行了数字模拟仿真.首先预测了机床主轴部件的热平衡时间能,并以温度曲线的形式表示出来,然后计算出主轴部件和主轴箱的热变形.依据这些我们能够得到主轴的轴向和径向误差,为主轴部件的设计计算奠定了基础.     

精密数控内圆复合磨床结构动态特性分析

数控内圆复合磨床因其高精度、高效率而广泛用于轴类零件的精加工阶段，其结构动态特性关系到工件的加工质量，所以在磨床设计阶段运用有限元方法对其展开动态特性分析与改进设计显得十分重要。针对用于加工大尺寸的机床主轴零件的WX-2015精密数控内圆复合磨床展开结构动态特性分析与改进设计：1）利用Pro/E软件和ANSYS软件建立磨床的有限元模型，基于赫兹接触理论计算带滚珠丝杠的滚动直线导轨结合部的刚度，并将其施加到磨床的有限元模型中。2）对整机进行模态分析与谐响应分析，并展开滚珠丝杠与滚动直线导轨选型与安装方式对磨床动态特性影响的讨论。     

超重型精密数控轧辊磨床设计

以超重型精密数控轧辊磨床设计为对象,阐述了机床的结构特征、设计难点及创新内容。利用有限元分析方法和仿真技术,对机床各主要部件进行了静力学、动力学的分析研究。针对国家＂高档数控机床与基础制造装备科技重大专项课题＂＂MKA84250/15000-H超重型精密数控轧辊磨床＂项目,介绍了在设计开发过程中所运用的新技术、新机构和新工艺,通过了国家机床质量监督检验中心的检验及专家的技术鉴定,为企业提供了超大型重型轧辊的表面磨削基础制造装备,为超重型精密磨床设计提供了新思路。     

基于有限元分析的拉刀磨床床身结构优化设计

床身是机床的重要基础件,它的动态特性和静态特性直接影响到机床的精度和稳定性.在设计阶段通过建立QMK008拉刀磨床床身的实体模型和有限元模型,基于有限元方法进行仿真计算,得到了原始设计方案床身的变形和模态.根据床身的结构特点和刚度要求对原始方案进行改进,通过有限元分析和对比,发现增加壁厚和筋板厚度床身刚度没有明显提高,采用米字型筋板可以提高床身的静刚度和狭长形床身的固有频率,增加地脚螺栓个数对于提高床身动静刚度也有明显作用.     

顶磨式轧辊磨床头架主轴分析及拓扑优化

主轴是轧辊磨床头架系统中最关键的部件,需承载巨大的工件而要求较高的强度和刚度。针对主轴刚度对轧辊磨削精度影响较大这一问题,借助ABAQUS软件,运用有限元多体分析法对某型号的轧辊磨床主轴进行了线性静力分析,得到了主轴的应力及位移分布情况,分析表明主轴后段强度大有富余。在静力分析基础上对主轴进行了拓扑优化设计,结果表明:该优化方案正确合理地完成了减重25%的轻量化结构设计,可为主轴的二次设计及类似轴类零件设计起到指导作用。     

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。     

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。     

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。     

五轴龙门木工雕刻机关键部件设计与刚度分析

介绍了五轴龙门木工雕刻机的总体机械结构、电主轴工作原理及安装方法,该五轴木工数控雕刻机采用基于双摆动（A/C）电主轴的大型龙门式定梁定柱结构,具有加工跨距大、加工效率高、刚度高等特点,适应于批量或高精度加工。对龙门横梁等关键部件进行三维建模与CAE静刚度分析。分析结果表明所设计的五轴龙门木工数控雕刻机满足刚度要求。     

高精度随动数控凸轮轴磨床砂轮架模态分析

利用SolidWorks软件建立了JKM8330高精度随动数控凸轮轴磨床砂轮架的三维模型,导入ABAQUS有限元分析软件,采用弹簧阻尼单元模拟轴承弹性支承的方法,建立了砂轮架的动力学分析有限元模型。通过分析计算,获得了砂轮架的前9阶振型和模态频率,并深入研究了不同轴承弹性支承刚度对砂轮架模态频率的影响规律。结果表明:可以通过调整轴承弹性支承刚度较好地控制砂轮架的模态频率,进而可以减小砂轮架的振动,从而保证机床磨削加工精度及可靠性。研究结果为高精度随动数控凸轮轴磨床的结构优化设计提供了参考。     

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。     

数控成形磨齿机热特性优化

为在设计阶段对YK73200数控成形磨齿机进行热优化，减小热变形，建立磨齿机热特性分析模型，并基于试验对所建模型进行验证。针对磨齿机的各个热薄弱环节，提出相应的热结构优化及高效冷却措施。采用验证后的模型对改进后的磨齿机进行热特性分析。结果表明：基于热结构对称设计原理，改进床身冷却流道结构设计，可使不同位置工况下磨齿机关键点的热变形最大减少21.3%。     

高性能直驱混联数控机床静刚度分析

基于模块化设计技术,开发了一种由直线电机驱动的高性能混联数控机床,主要由2-DOF并联主轴头和XY工作台两大功能模块组成。以该机床并联主轴模块为研究对象,基于边界元和刚度矩阵组集方法,建立了机床静刚度模型,并编制了刚度计算软件,由此计算得到机床主轴在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布。数值仿真表明:该机床具有较好的刚度特性,满足轻切削加工静刚度设计要求。     

基于ADAMS的五轴数控工具磨床磨削力仿真分析

利用计算机三维建模与虚拟样机仿真技术建立自主研发的五轴数控工具磨床虚拟样机模型,对五轴数控工具磨床加工过程中砂轮磨削力的受力大小和变化趋势进行仿真,利用磨削力的理论计算公式验证了所建立的虚拟样机模型的有效性。研究了砂轮线速度、磨削深度、进给量对磨削力的影响,为五轴数控工具磨床的设计提供参考。