一种基于指令域示波器的数控加工工艺参数优化方法

针对当前国内外数控加工工艺参数优化只能离线操作的问题,进行了基于华中数控8型高档数控系统二次开发,完成了一套实时采集的指令域示波器模块,实现机床数据挖掘、分析、工艺参数优化等功能与数控系统的集成,完成机床加工状态心电图实时监测。通过指令域分析加工负载电流优化进给速率,可以大大提高加工效率。该方法操作方便,已经在航空航天复杂零件加工等领域得到了验证应用,加工效率提高了30%~40%。     

符合阿贝原则的数控机床几何误差建模

为提高现有数控机床空间误差分析方法的准确度,本文基于阿贝原则对齐次转换矩阵(HTM)几何误差补偿模型进行优化。首先,推导出XYFZ型三轴机床适用的HTM几何误差补偿模型并给出模型正确使用的前提条件;然后,基于阿贝原则分析了三轴机床的空间误差传递机理,指出阿贝误差对机床定位精度的影响,给出理论计算公式并在机床运动轴上进行实验验证;最后,基于阿贝原则和布莱恩原则对现有的HTM几何误差补偿模型进行优化,采用该模型拟合体对角线空间误差,并与实测机床体对角线误差进行对比验证。现有HTM几何补偿模型可将机床空间误差由41.15μm补偿至16.37μm,补偿率为60.22%;优化后的补偿模型可将机床空间误差补偿至5.32μm,补偿率为87.07%,提高了26.85%。实验结果表明,优化后的补偿模型更加合理,进一步改善了空间误差的补偿精度。     

热因素对机床空间误差的影响分析

随着数控机床制造业的快速发展,热因素对数控加工精度的影响也越来越大。以华中8型数控系统的XHK715三轴立式加工中心为主要研究对象,通过对不同温度条件下机床各项误差的测量,分析了热因素对机床误差的影响,建立了热因素与误差影响的数学模型,推算出了热误差曲线拟合方程,得出热因素对机床各项误差的影响关系,为机床热误差控制提供了指导。     

基于HNC-8数控系统的机床热误差补偿方法

热误差在机床总误差源中占了极大比重,研究热误差补偿方法对于提高机床加工精度具有十分重要的意义。基于HNC-8(华中8型)数控系统的开放性特性,根据机床热误差的补偿原理,分析热误差补偿值的计算方法,并据此算法开发了集成于HNC-8数控系统的热误差补偿模块,最后结合实例,验证了补偿方法的有效性。     

电主轴冷却系统设计与仿真优化

为解决电主轴因内部温度场复杂而造成冷却效果差的问题,设计了一种用于电主轴冷却的水冷机系统。根据电主轴热特性分析结果,提出了水冷机冷却方案,计算了相关的传热参数,并建立了电主轴温度-流速控制模型。然后,利用ANSYS Fluent软件对电主轴进行了流体冷却有限元仿真,并通过电主轴冷却实验对仿真结果进行了验证。通过对比仿真结果和实验结果可知,冷却后电主轴电机定子最高温度约下降了60%,转轴的形变量约降低了70%。结果表明：利用水冷机系统对电主轴进行冷却具有良好的冷却效果,这可为高精密机床主动热控制技术的研究提供一定的借鉴和参考。     

用于主轴热控制的水冷机设计

为了有效抑制机床主轴发热，降低主轴热对机床精度的影响，提出一种用于主轴热控制的水冷机设计方法。根据机床主轴内部热源分布特点，制定机床水冷机的总体设计方案，并开发各功能子模块，在对水冷过程进行功能分析的基础上，提出机床水冷机的控制原理与方法。实验研究表明:机床水冷机可使主轴温度降低30%，热平衡时间缩短45%。     

华中8型数控系统无线电子手轮设计

数控系统标配有线电子手轮，由于连接线约束，导致使用过程存在诸多不便，尤其大型龙门机床。为此，基于无线射频技术，开发面向华中8型数控系统的一种低功耗、高可靠性无线电子手轮。进行整体方案设计，接着完成信号采集电路、信号传输电路及软件模块的开发，最后开展无线电子手轮的功能测试与验证。相关测试结果表明：无线电子手轮具备了有线电子手轮的全部功能，操作方便，稳定可靠，工程应用价值较好。     

基于模糊聚类与灰色理论的机床主轴温度测点优化方法

数控机床主轴热误差是影响机床加工精度的主要因素之一，主轴热误差温度测点优化对于准确建立机床主轴热误差模型、提高机床精度具有十分重要的意义。提出一种基于模糊聚类与灰色理论的机床测温点优化方法，通过对主轴测温点进行模糊聚类分析，根据Xie-Beni有效性指标评定，将温度点归为几类，然后通过对模糊聚类后的测温点与主轴热误差进行灰色相关性分析，实现机床主轴温度测点的进一步优化。试验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

航空发动机机匣加工用双主轴铣削加工中心的研发

针对传统航空发动机机匣加工设备的不足和机匣自身的几何结构特点,研发龙门式双主轴铣削加工中心,其立式、卧式双主轴呈正交、共面布置,采用华中8型双通道数控系统,具有七坐标五联动加工功能,可实现双主轴同步加工和大功率宽行切削。该加工中心的成功研制与实际切削结果表明:可有效地简化加工工艺,减少机匣装夹次数,增大切削用量,使机匣的加工时间减少了2/3左右。