直线滚动导轨在机床上使用应重视的几个方面

指出机床上使用直线滚动导轨在设计中应注意的问题,就机床整体的抗振性、阻尼及动刚度、进给系统的进给刚度等方面进行了初步的探讨。     

机床滚珠导轨中圆柱面-球面结合面静特性分析及试验研究

机床特性主要依赖于零部件刚度及结合部刚度组成的系统刚度特性,滚珠导轨结合部刚度是系统刚度的主要组成部分。滚珠导轨副由若干个滑块和轨道组成的滚珠导轨单元结合部构成,一个滚珠导轨单元结合部包括多列、多个圆柱面-球面结合面。基于单位面积结合面基础特性参数,提出一种直线滚珠导轨圆柱面-球面结合面静特性解析方法,并通过实例计算与加载试验验证比较,证明本文方法的正确性,为圆柱面-球面结合面的设计分析提供支持。     

基于ADAMS的导轨系统动力学特性分析

导轨系统是数控机床的重要功能部件,其动力学特性直接影响机床整机的加工精度、加工效率。研究了利用ADAMS软件对直线滚动导轨系统动力学特性分析的方法,介绍了导轨系统动力学建模的原理,用水平和竖直方向的弹簧来模拟导轨系统的结合面的刚度特性,获得了导轨系统的动力学解析模型。提出了基于ADAMS的导轨系统动力学特性求解流程,包括建模、加约束、模型校验、特性求解等关键步骤。以某导轨为对象,建立了导轨系统的刚体动力学模型．获得了导轨系统的固有特性。将结果与理论计算结果进行了对比．表明创建的基于ADAMS的导轨系统仿真模型是正确的．可以用于后续模拟导轨系统的各种动力学行为。     

直线滚动导轨有限元模态分析及参数识别

机械结构结合面的刚度是整个机械系统刚度的关键部分,因此机床结合面刚度的研究具有十分重要的意义.首先对HSR25A型号直线滚动导轨进行了模态试验,提出了单自由度分量方法,对导轨系统进行了模态测试识别和结合面参数的识别计算,得到导轨接触面刚度,用于与后面识别刚度进行对比;然后建立了导轨的动力学模型,采用动力学模型优化参数法对直线滚动导轨结合面的刚度进行了识别;最后将识别得到的刚度和试验得到的刚度值进行对比,验证了动力学模型优化参数法的可行性,并提出了一种新的识别结合面参数的方法.     

机床导轨结合部的有限元模型

基于结合面特性参数，提出了机床导轨结合部特性仿真分析的有限元方法，通过该方法可以建立机床整机性能分析的有限元模型。给出了导轨结合部上反映界面连接特性的六结点接触单元的刚度矩阵，并将其与通过实验获得的结合面特性参数联系起来，通过实例建立了机床整机分析模型。整机刚度的实验结果与计算结果的比较，证实了该方法的有效性。     

龙门五面加工中心横梁有限元分析及优化设计

首先运用有限元法对横梁进行静态分析和动态性能分析,以确定机床设计中横梁结构的合理性;然后运用最优化原理对横梁结构尺寸进行优化分析,得到了在满足横梁动静态刚度条件下的最优设计方案。最后对取得的最优方案进行验证,分析得到了各轨导轨面的变形情况,并绘出导轨面的变形曲线。据此可以得到导轨的变形补偿曲线,为机床在切削加工时对导轨面变形进行补偿提供了可靠的依据。     

滚动导轨结合面动态刚度的试验研究

直线滚动导轨是现代数控机床常用的功能部件,其结合面动态特性参数对数控机床的整机性能有非常重要的影响.在自主开发的滚动导轨结合面动态特性参数测试系统上,对各种类型的滚动导轨进行了参数识别实验,得到了滚动结合面的动态刚度,并分析了滚动体预压等级及类型,载荷,滑块长度等各种因素对动刚度的影响规律,为机床数字化设计制造提供了依据.试验结果表明:改变滚动体的类型及预压等级,增加滑块长度,提高载荷等措施都可以改善滚动结合面的动刚度.     

再制造机床滑动导轨结合面的刚度分析

基于分形理论,以数字化机床再制造中的改造导轨为研究对象;通过分形理论建立结合面法向接触刚度分形模型,对贴塑导轨进行分析,求得其法向刚度;并进行了数字仿真,仿真结果与文献实验研究结果相一致,从而为今后的机械动态性能分析奠定了一定的基础.     

基于有限元的机床导轨结合面参数的特性分析

机床导轨的结合面是影响机床静、动态特性的关键因素.根据直线滚动导轨结合面的静、动刚度和阻尼等的实验结果,基于ANSYS软件进行有限元分析,得到的结果接近于机床的实际情况,为机床的动态设计提供一种有效方法.     

空气静压导轨设计与分析

首先介绍了空气静压导轨的材料选择、结构选型、以及提升静态性能的方法;再根据实际应用需求,设计了一套偏载情况下单边封闭式的空气静压导轨;然后给出了平面类导轨的Reynolds方程及其求解方法;最后采用基于MATLAB PDE工具箱的标准椭圆型偏微分方程求解方法,仿真分析并获得了最优的气膜间隙和导轨的承载能力及刚度值,为改善空气静压导轨的性能设计提供了依据。     

基于实验分析的机床结构有限元建模及其应用研究

针对一台数控弧齿锥齿轮铣齿机,进行机床整机的有限元动态和静态分析,测量机床静刚度,进行模态实验测试及分析.结合有限元模态分析结果,依据重要的实验模态和机床静刚度修正导轨结合部有限元模型参数.对机床整机结构进行改进,通过有限元分析计算,改进后整机结构动、静刚度明显提高.为确定机床导轨结合部模型参数提供一种研究思路与方法.     

磨床高阻尼床身和新型导轨支承

Asop公司和麻省理工学院的荣誉教授AlexanderSlocum博士领导的麻隆诸塞工艺研究所进行了用高阻尼材料改善磨床床身和导轨性能的研究，并已在WeldomMachineTool公司1682Gold型外圆磨床的床身上得以证实。这项研究涉及机床振动控制和导轨设计。籍助一种称作剪切阻尼技术使振动降到最低程度，导轨性能籍助错铝合金材料和静压支承得以改善。这一成果使机床摒弃了借助庞大沉重的床身来减振和提高刚度的传统手段，用高科技的剪切阻尼技术可取代用铸铁和混凝土达到减据目的的方式，同时也使机床尺寸不再成为控制振动的最好手段。剪切阻尼技术能…     

大型超精密机床导轨卸荷系统结构设计与测试

设计制造了一种新型的,适用于大型超精密机床的导轨卸荷系统.分析了卸荷系统中弹簧数量对卸荷系统性能的影响,并设计了连接卸荷浮板与导轨负荷的卸荷弹簧机构用于精确调整卸荷量的大小,并测试了卸荷弹簧的刚度.设计了卸荷浮板结构并对其在不同供气压力下的气膜厚度、气膜刚度与承载能力进行了计算,设计并校核了卸荷梁.用单尺反转法,测试了卸荷系统作用下的主导轨直线度精度,当卸荷量为1 200 kg时,主导轨直线度为0.375μm/600mm;在卸荷系统作用下,该机床加工出了φ1000 mm的铝件,表面粗糙度Ra达到了12 nm.实验结果表明,本文设计的卸荷系统机构,能够保证超精密机床主导轨达到高精度的直线度要求.     

数控机床滚动导轨结合面接触静刚度分析

以数控机床滚动导轨为研究对象,利用接触力学及弹性力学中的接触理论,分析计算滚动导轨结合面的接触刚度,建立了结合面的接触刚度的求解公式,得到接触刚度的理论模型。基于有限元分析软件,对结合面建立有限元模型,然后,对滚动导轨结合面进行加载求解,得到应力云图,通过excel拟合相应载荷与变形量的关系曲线,把得到处理后的结果与理论计算结果相对比,验证了此有限元分析方法可行。为进一步研究滚动导轨结合面的接触刚度奠定基础。     

均压槽尺寸对空气静压导轨静态性能的影响

引入有限体积法,采用理想气体等温条件下的k—ε模型封闭流动控制方程组,对均压槽尺寸改变条件下空气静压导轨润滑气膜流场分布进行数值模拟,得到导轨工作面压力分布图及承载力、刚度变化曲线,数值模拟结果表明：导轨承载力及气膜刚度随均压槽尺寸的增大而先增大后减小,存在一个最佳值;随均压槽尺寸增大,导轨工作面压强分布趋于均匀;但当均压槽大于一定尺寸时,气膜湍动随机性引发导轨工作面压强不规则分布,易造成偏载、导致导轨性能不稳。该结论为空气静压导轨均压槽设计及导轨系统静态性能的提高提供依据。     

机床结构中的过结合与欠结合

机床结构中结合部位过多(简称过结合,结合部位不足则称欠结合)及由其形成的超静定现象有两种作用:在个别情况下能提高刚度、精度和可靠性;有时相反,会使机构过早失去工作能力。过结合对工作参数(如对静刚度)的影响视机床的使用条件、结构特点及尺寸大小的不同,差异很大。例如在重型机床导轨中产生过结合(见图1aⅠ),为了保证滑座3所要求的移动精度,采用了滑动导轨面1和2,在零件自身刚度相对低的情况下可降低导轨的柔度;而在中型和轻型机床中(图1aⅡ),这种结合会导致载荷在导轨1、2面上分布的不定性,最后导致柔度增大,工作能力降低。 图1b为静…     

多功能机床关键导轨副动态特性分析

针对多功能机床关键滑块导轨运动副HG45CA结构,采用东方所试验模态设备和CASP软件对约束状态的滑块导轨副进行了动态性能分析。试验研究得到的导轨滑块固有动态参数表明:滑块导轨运动副具有横摇、横荡、垂荡、首摇和扭转前5阶固有振型,其固有振动频率在300~1 000 Hz之间;试验得到的导轨滑块阻尼比在0.1以下,说明滑块导轨运动副属于粘性阻尼振动系统,并计算得到导轨滑块的刚度和阻尼值;试验结果为机床振动环境下导轨滑块的强迫振动性能奠定理论基础,并为进一步深入分析机床整体振动系统特点提供了关键参数。另外,导轨滑块的试验模态机理、试验方案和试验数据的分析为相关试验研究提供了借鉴。     

数控机床滚动导轨结合面参数的特性分析

机床导轨结合面是影响机床特性的关键因素,在机床整机的建模分析中是必须要考虑的部分。根据滚动导轨结合面的模态试验结果和有限元分析结果,对导轨结合面的参数进行优化识别,得到导轨结合面的动刚度和阻尼,为机床整机建模分析提供了重要的依据。     

自动调节气压卸荷导轨计算机辅助设计

导轨摩擦力对机床的性能,尤其是对机床运动的平稳性和定位精度影响很大。本文介绍一种可根据载荷的大小自动调节卸荷气压的气压卸荷导轨及其计算机辅助设计方法,自动调节气压卸荷导轨可使导轨上的载荷部分地由压缩空气承受,从而降低摩擦力。气压可随载荷的大小而变,使机床在进给中摩擦力基本上保持不变,载荷的变化量由检测器检出,经一种特殊设计的自动控制器,根据自动控制闭环系统原理来控制导轨气槽气压,从而部分地抵消载荷的变化量,这个办法可以提高机床的定位精度和接触刚度。     

基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析

滚珠丝杠进给系统的动态特性对数控机床的定位精度、加工性能和振动等特性具有重要影响。针对滚珠丝杠进给系统理论建模中结合部刚度难以确定的问题,以自行设计制造的滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于吉村允效法计算进给系统固定结合部的刚度;根据滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承结合部的共同特点,提出基于Hertz接触理论的进给系统滚动结合部刚度计算方法,建立进给系统的有限元模型。在此基础之上,对进给系统进行理论和试验模态分析,通过模态振型和固有频率的对比验证了有限元模型和滚动结合部刚度计算方法的正确性。根据所建立的有限元模型,着重分析工作台的质量和位置、滚珠丝杠副的刚度、滚动导轨副的刚度和轴承的刚度等参数对进给系统动态特性的影响。所提出的方法为机床滚动结合部刚度的识别提供了参考,研究结论为滚珠丝杠进给系统的改进设计和动态性能优化提供了依据。