高速直接进给轴伺服动刚度的测试研究

直接进给轴的伺服动刚度特性可影响到工件加工精度和表面质量,研究给出应用脉冲激振法测试直接进给轴伺服动刚度的方法和原理,建立了直接进给轴动刚度的计算模型,分析了伺服动刚度的影响因素,给出动刚度测试系统的构建方案。为了探索这些因素对伺服动刚度的影响规律,在自构建的直接进给轴试验台上进行了测试试验,结果表明在保证闭环系统稳定的条件下,增大速度环增益与位置环增益、减小速度环积分时间常数均有利于伺服动刚度的提高。     

轧辊磨床U轴微进给机构设计

研制了一种砂轮主轴的亚微米数控中高进给机构（U轴）,实现了轧辊工件辊型曲线的精确加工,保证了轧辊磨床进给的精度.     

GMC2550u桥式加工中心样机综合精度测评研究

数控机床的精度、切削能力、稳定性是机床用户关注的三个主要指标,研究机床样机的综合精度对于掌握机床现有性能,并相应改进和提升具有重要意义。依据国内外标准,建立包含检测项目和评价指标的桥式数控加工中心精度评价体系。应用试验测试方法对首台套机床样机进行精度检测,重点关注机床的静态、动态和工作精度。测试位置精度、最小设定单位误差、圆运动精度、主轴动态回转精度、进给轴动态响应性能,以及典型验收零件的切削精度等。同时,关注机床主轴径向振动、静刚度以及热态性能等动态性能对机床精度的影响,并分别开展三种三轴联动和五轴联动零件的工作精度检验。研究发现,机床静态精度指标满足设计要求,而加速度和主轴热态精度等指标与设计指标存在差距,并会对机床的最终工作精度产生影响。综合各项精度指标的测试结果,获得机床的实际精度表现和分布规律,可以对样机在各项精度指标上所反映出的精度问题进行评价,为有针对性地进行机床后期优化改进给出方向。     

轴交角误差对内齿轮刮齿加工精度的影响分析

针对内齿轮刮齿加工过程中,由于轴交角误差的存在而影响齿轮加工精度的问题,为了提高刮齿机的加工精度,首先建立了无进给、刀具进给和工件进给三种运动方式下刀具与工件之间的运动学模型;其次,通过分析不同轴交角误差方向下刀具和工件之间的相对运动关系,研究了内齿轮齿廓加工误差的产生机理;然后,通过建立多因素耦合关系模型,分析了不同轴交角误差方向对刮齿加工误差的影响程度,获得了最佳的轴向进给方式和轴交角误差方向;最后,通过样机试切实验验证了理论分析的有效性,样机满足6级加工精度要求。     

数控机床进给轴现状及发展趋势

进给运动同主运动一道实现工件的成形。随着切削速度的提高对进给轴的速度、加速度以及精度提出越来越高的要求。因此,进给轴的设计、制造质量对于数控机床十分重要。在本文中作者结合多年工作经验,总结和分析了数控机床进给轴设计中的功能参数、检验指标和发展趋势。     

非圆齿轮数控滚齿加工误差PID控制仿真研究

为提高非圆齿轮数控滚切齿面加工精度,基于速度/加速度前馈+PID/PI的伺服控制模型,以数控滚齿机床工件轴C轴和径向进给轴X轴控制器参数为优化变量,以时间乘以误差绝对值积分(Integrated Time Absolute Error,ITAE)为优化指标,通过粒子群算法对两轴控制器参数进行优化,搭建控制模型进行仿真验证。仿真结果表明,机床两跟随轴均可以减小系统的跟踪误差,在一定程度上提升了机床运动轴的跟踪精度和非圆齿轮加工精度。     

数控机床进给系统时变特性建模与分析

在数控机床高速运动过程中,由于进给系统速度、加速度的变化,使得丝杠传动系统的固有参数如等效刚度、等效阻尼值发生变化,产生伺服动态误差,进而影响传动系统的动态性能和精度。为获得机床进给传动系统的时变特性模型,首先对其进给系统进行动力学物理模型等效,采用集中参数法和控制理论建立其进给轴伺服模型。基于赫兹接触理论、铁木辛柯梁模型、能量耗散法给出了系统刚度、阻尼的理论计算模型,结合机床进给轴伺服模型,提出了五轴卧式加工中心的时变特性进给轴建模方法。通过给定正弦输入信号,利用MATLAB中Simulink模块仿真得到了时变特性下的进给轴输出值,并与传统伺服系统的输出值进行了对比分析。最后利用球杆仪进行了不同进给速度情况下的联动实验,验证了该模型的准确性。     

车削加工细长轴的工艺优化

细长轴是指长度L与直径d之比大于20(即L/d＞20)的轴类零件.细长轴的加工精度主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等.细长轴的加工难度较大,在加工过程中,工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力、惯性力等外力作用下会产生不同程度的变形,使刀具与工件之间的相对位置发生变化,从而造成加工误差.如对机床、夹具、刀具的受力变形忽略不计,则工艺系统的变形将完全取决于工件的变形.因此,增加细长轴工件的刚性显得尤为重要.为了改善细长轴的车削加工效果,我们通过对细长轴的加工受力分析,采取了一系列工艺优化措施,如采用跟刀架增加工件刚性,使用弹性回转顶尖解决工件热变形(伸长)问题,采用高速反向切削减少工件的弯曲变形和振动,选择合理的车刀几何形状及切削用量等,较好保证了细长轴的加工质量.     

直线电机驱动进给轴热动态伪滞后建模与补偿方法研究

分析热动态伪滞后效应对直接进给轴驱动精度的影响,对进给轴具有的热伪动态特性进行建模和误差补偿研究。依据一维热传导和一维热膨胀理论,推导直线电机驱动进给轴热动态过程的温度分布模型和热变形误差动态模型,通过有限元分析方法和试验相结合,构建基于关键温度点的直接进给轴热伪滞后变形动态识别模型。应用激光干涉仪测量直接进给轴的热变形量,采用温度传感器和红外测温仪测量直接进给轴关键点的温度,构建进给轴动态热变形补偿系统,依据实时温度对应的热变形数据,发送热变形预测值给运动控制卡,进而向伺服控制器发送控制补偿指令,通过对直接进给轴的运动叠加控制,实现对直接进给轴的热变形补偿。在自构建的直接进给轴试验台上进行试验研究,结果表明：动态识别模型能有效的预测动态热行为,通过构建热变形补偿系统,可使直接进给轴进给精度提高75%。     

大型圆环类工件高效锯切系统设计及负载研究

针对传统金属带锯床锯切大型圆环类工件存在的锯切效率低、精度差和能耗高的问题,研究设计了一种新型高效锯切系统。不同于传统锯架进给锯切方式,所设计的大型圆环类工件的锯切系统采用工件进给锯切方式。分析了该锯切系统的主要组成以及工作原理,特别对工件旋转装置进行了详细设计;基于西门子300系列PLC,设计了该锯床的电气控制系统;此外,基于经典锯切负载模型,通过对锯切过程中参与锯切齿数的分段计算,建立了该系统的锯切负载数学建模,并进行了Matlab仿真研究。研究结果表明:切削进给方式改变后,所设计的锯切系统不仅锯架体积较小,而且锯切效率、精度、能耗以及带锯条使用寿命等指标较传统带锯床都有大幅度提升。     

加工中心的工作台和伺服进给系统设计

研究和开发高性能的伺服进给系统 ,始终是研究现代数控机床的关键之一。加工中心的很多重要指标均取决于驱动及位置控制系统的动态性能和静态性能。因此 ,本文除介绍了加工中心的工作台、滚珠丝杠副、伺服电机、滚动直线导轨的选择计算外 ,还作了伺服进给系统中的传动精度计算、丝杠拉压振动和扭转振动的验算     

数控机床转动轴进给系统轮廓误差分析

在五轴联动数控机床中,转动轴进给系统的动态精度对轮廓误差的影响是不可忽视的。采用不同空间位置上的外形轮廓,对五轴联动数控机床转动轴的联动运动产生的轮廓误差进行分析。在建立转动轴进给系统模型的基础上,利用刀具位置系统到加工系统的转换得到转动轴指令,通过进给系统动态误差模型得到仿真输出指令,再将输出指令从加工系统转换回刀具位置系统,比较刀具位置的偏差,从而得到轮廓误差。找出轮廓误差点与外形轮廓空间位置之间的对应关系,利用这种关系可快速通过轮廓误差来考察转动轴进给系统的动态性能,为机床快速调整和维修提供一种手段。     

机床变运动状态下进给轴的热误差测试与分析

首先通过对进给轴热误差影响和热误差测试的重要性进行了分析,采用激光干涉仪和高精度温度采集系统分别对机床的不同位置和不同速度运动的变运动状态情况下进给轴热误差进行了测试,给出了热误差变化曲线和温升结果,最后对测试的结果进行了分析,测试结果和分析对机床进给轴热误差的研究具有重要的参考价值。     

大模数蜗杆专用铣床的一种新布局

加工大模数蝸杆具有切削量大和移动部件进给速度低这两个特点。我们采用新的布局把工件主軸与絲杠刚性联结在一起,用可换絲杠调整螺距,使刀具工件系统的系统刚度得到最大限度的提高,减轻了机床的振动和爬行,提高了切削效率和加工精度。     

磨削力自适应控制系统的设计

可转位刀片的传统磨削加工大多采用恒进给量控制法,若工件的余量不均、材质不均、磨削速度较高、砂轮的切削性能较差时,在进给速度较大时,将对工件的加工表面质量产生不良影响,如表面粗糙度增大,工件表面烧伤和产生微裂纹,砂轮磨损加剧,砂轮轴变形,甚至砂轮崩裂。若降低进给速度势必会影响加工效率。自适应加工技术是解决上述问题的重要途径,论文讨论了应用该技术对影响加工效率和精度的切削力、转矩、功率、刀具磨损、尺寸精度、和表面粗糙度等物理量进行检测、建模、提取特征,对进给速度、主轴转速等工艺参数进行实时控制,使机床的工艺系统在高效加工中处于最佳状态。     

超声波正弦振动微孔加工系统及孔壁特性

介绍了超声波正弦振动微孔加工系统,分析了刀具进给正弦运动轨迹,以保证刀具和工件之间的相对接触位置,搭建了超声波正弦振动微孔加工试验,优化测试钻削力,并确定了最优工作参数:微钻头转速25000r/min、微钻头进给速度10mm/min和单次钻削深度20μm。对比超声波正弦振动加工和高速钻削加工的微孔形貌、孔扩量以及剖面的孔壁形貌,证明超声波正弦振动微孔加工的精度明显优于高速钻削加工。     

精密摇摆主轴的振动测试分析

在精密铣削加工过程中,经常会出现由于摇摆主轴的振动而导致的加工精度降低,同时会对工件表面产生振纹,对精密摇摆主轴进行振动测试分析,根据结果进行设计优化可以有效地提高精密级加工的精度.搭建了精密摇摆主轴振动测试平台,测试系统采用DASP大容量数据采集和分析系统.针对不同工况下精密摇摆主轴的振动测试数据,进行振源及影响分析.测试试验找到了精密摇摆主轴的最大振动位移位置,通过分析找到产生振动位移的原因,并提出了设计优化方案,对此类结构主轴的设计以及使用具有积极的作用.     

加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响

滚珠丝杠进给系统是数控机床的关键部件,其动态特性与运动精度紧密相关,对数控机床加工精度有重要影响。滚珠丝杠进给系统的动态特性具有明显的时变特征,为探究工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律,基于集中质量法构建了滚珠丝杠进给系统动力学模型,并利用有限元方法验证了模型精确度。基于所构建的动力学模型开展了工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律分析,构建了其响应面,结果显示,随着工件质量的增加,滚珠丝杠进给系统固有频率降低;工件位置离工作台重心越近,对系统固有频率影响越小。结果可用于实际加工过程中,指导工件的在工作台面的放置位置选择。     

基于LabVIEW和OPC的三轴加载机测控系统开发

三轴加载机可对工件进行空间三方向可控力加载,实现全方位的工件加载试验。文中针对所开发的三轴加载机功能要求进行分析,设计应用FX3U型PLC和Lab VIEW实现三轴加载机测控系统方案。确定了以OPC通道实现LabVIEW与PLC的数据交互,探讨了一种基于虚拟轴技术编程的PLC控制程序实现方法,给出了应用Lab VIEW实现数据采集与界面控制的程序结构及其加载变形数据的存储方式。经过系统测试和应用表明,该测控系统性能稳定,满足三轴加载机测试控制的要求。     

M2110A型内圆磨床的自动化改装

一、前言据估算,目前在各轴承厂使用的M2110A型内圆磨床,多达一千余台。该磨床原来配有以定程磨削为基础的半自动进给系统,但由于轴承内环孔的加工精度要求较高,终磨尺寸以微米计,在生产中,这套系统无法满足使用要求。然而,当采用手工操纵时,该机床的加工精度和效率又不很理想。 1982年起,我们对M2110A型磨床进行改装,在机床上配备了测量控制仪和磨头进给、工件架拖板换向、工件装卸等机构及相应的液压、