数控蜗杆砂轮磨齿机几何误差检测与分析

分析数控蜗杆砂轮磨齿机结构,得出机床全部45项几何误差元素;使用球杆仪对机床平移轴及旋转轴进行误差检测,得到四组机床运动圆轨迹,对机床整体几何精度进行评估,分析得出平移轴为机床几何误差的主要来源,进一步得出影响平移轴精度的主要几何误差元素;最后基于机床几何误差特性,提出机床几何误差简化补偿策略,对快速提升机床几何精度有一定的参考意义。     

基于螺旋理论的蜗杆砂轮磨齿机空间误差建模及解耦补偿

为提点高六轴数控蜗杆砂轮磨齿机的加工精度,提出了基于螺旋理论的空间误差建模及解耦补偿方法。首先,用旋量对机床移动运动副与转动运动副进行了描述,在此基础上进行了六轴蜗杆砂轮磨齿机运动学建模及考虑41项几何误差的空间误差建模;基于Paden-Kahan子问题,对空间误差模型进行逆解,求解了各轴的补偿运动量。     

数控成形磨齿机床身导轨温升与齿面误差补偿

为减小大型数控成形磨齿机床身导轨的热误差、提升齿轮加工精度,研究了导轨温升与齿面加工误差之间的关系及误差补偿方法。以某大型数控成形磨齿机为分析对象,采用多元线性回归—最小二乘法原理,建立了床身导轨温升与砂轮位置偏差的数学补偿模型;结合成形磨削基本原理,建立了砂轮与齿面的接触线方程以及成形磨削斜齿轮的齿面修形模型,最终得到导轨温升与齿面误差的补偿模型,并进行了成形磨齿加工热误差补偿实验。结果表明,该误差模型补偿精度高、实用性强、可靠性好,能够提高齿面加工精度三级以上。所提出的误差补偿模型和方法对促进成形磨齿机加工精度的进一步提升具有重要的指导意义和参考价值。     

五轴数控成形磨齿机几何误差—齿面误差模型及关键误差识别

为了揭示成形磨齿机床几何误差与齿面误差间的定量映射规律,识别影响磨齿精度的关键几何误差,提出一种结合几何误差—齿面误差模型与Morris全局敏感性分析的关键误差识别方法。针对五轴数控成形磨齿机,首先运用齐次变换矩阵建立刀具空间误差模型,并基于共轭磨削原理构建几何误差—齿面误差模型;然后采用Morris全局敏感性分析法量化误差敏感性,识别出关键误差和敏感部件;最后通过关键误差修正仿真和补偿加工实验进行有效性检验。结果表明,该方法能够有效识别磨齿关键误差,而且优于基于刀具空间误差模型的现有识别方法,可为后续敏感部件的精度强化和关键误差精确补偿提供可靠的理论依据,并高效提升磨齿精度。     

基于VERICUT的双圆弧齿廓弧齿锥齿轮成形磨削仿真

通过VERICUT加工仿真验证了数控成形磨削法加工双圆弧齿廓弧齿锥齿轮的可行性。研究了数控成形法加工锥齿轮的刀具轨迹和圆弧齿廓弧齿锥齿轮的齿面方程,通过砂轮磨削面和齿面的接触条件式求出成形砂轮轴向截形;然后,提出数控成形磨齿机联动轴数的选取准则,并在VERICUT中建立机床、成形砂轮和毛坯的模型;最后,对双圆弧齿廓弧齿锥齿轮进行加工仿真,证明了数控成形磨削法可用于加工该类齿轮,为数控成形磨削法在锥齿轮上的应用提供了技术支持。     

秦川机床数控成形磨齿机又添新丁

随着YK7380数控成形砂轮磨齿机的开发成功，标志着秦川机床集团的YK73系列数控成形磨齿机家族呈现出多规格、多品种的特点，其成熟的技术研发能力更加巩固了秦川机床数控成形磨齿机在国内的龙头地位。     

数控成形砂轮磨齿机的在机测量方法研究

在机测量技术可以在线检查工件的质量,一方面充分利用了良好的数控资源,另一方面避免了工件因检测而反复装夹、安装基准变化等因素对加工精度、效率、检测精度等的影响,保证了加工精度,提高了生产效率,节约了时间,以较低的成本及时地检测出现的误差,并迅速得以修正.为此,提出了利用数控成形砂轮磨齿机高精度数控轴实现齿轮精度检测的在机测量方法.基于数控磨齿机的回转运动(C轴)和径向进给运动(X轴)形成理论渐开线,建立了在机测量的数学模型,借助于高精度测头获取机床伺服轴的运动位置,最后经过综合解析得到测量结果,实现了各项齿轮误差的在机测量.测量实验结果同高精密齿轮测量仪进行对比后表明该方法有效可行.     

基于VERICUT的四圆弧齿轮成形磨削加工仿真

根据成形法磨削加工原理,应用VERICUT软件对四圆弧齿廓齿轮进行数控仿真加工。首先根据数控成形磨齿机建立机床模型、毛坯模型,并依据四圆弧齿廓齿轮成形磨削砂轮截形建立砂轮模型,再参照机床结构和成形磨削运动编写仿真数控程序,最后在VERICUT软件平台进行四圆弧齿轮的数控仿真加工并对仿真结果进行分析。分析结论表明,仿真加工能够满足设计精度要求,且数控程序是正确的。     

CIMT‘97上展出的数控成形磨齿机

在第五届中国国际机床展上，秦川机床公司和重庆机床厂都展出了代表90年代国际先进水平的数控成形磨齿机，打破了以往中国国际机床展上只能见到外国数控成形磨齿机的局面。同时也表明我国机床行业近年在数控等先进机床的研制开发和生产方面，取得了突破性的发展。近年随着数控成形磨齿机和CBN成形砂轮大规模地用于成形磨齿，极大地提高成形磨齿的精度和效率。目前国内外一些齿轮等专业生产厂采用成形磨齿法磨削硬齿面齿轮，都取得了高效、高质和低成本等理想的经济和技术效果。l秦川机床集团有限公司展出的YK7332数控成形磨齿机这是M台面…     

CIMT''''95齿轮螺纹磨床及发展趋向

这次来参展的国内外厂商注意到我国快速发展的汽车工业，放较多的展品是面向汽车行业的高效机床。这次展出的齿轮、螺纹机床，其加工对象皆属中小规格、硬齿面精加工机床。国内展品有：秦力！机床厂的YK7332数控成形砂轮磨齿机，机床不带成形修整器，而用电镀单后OBN成形砂轮；YK7432A数控插齿刀磨床，以及上海机床厂和秦川机床厂分别展出的数控蜗杆砂轮磨齿机YKA7232和YICA7282。这伙展出的国外齿轮、螺纹磨床有：日本KARATSU（唐津铁工所）的FGS－80N型0N0jR形砂轮磨齿机，采用普通陶瓷粘结剂砂轮。砂轮修整器在工件头染后部…     

大型数控龙门铣床几何误差补偿方法研究

针对大型数控龙门铣床几何误差的问题,建立了大型数控龙门铣床的几何误差模型,分析了大型数控龙门铣床的几何误差源;利用API(T3)激光跟踪仪高精度大尺寸的测量特点及数据处理能力,提出了X、Y、Z轴线位移误差、角位移误差及各轴间垂直度误差的辨识算法,通过激光测量与计算准确地辨识了大型数控龙门铣床的几何误差;建立了大型数控龙门铣床加工空间几何误差数学模型,采用基于对象的事件驱动机制的程序设计语言Visual Basic开发了几何误差补偿软件,实现了几何误差补偿;现场检测了大型数控龙门铣床空行程平面运动轨迹及工件的平面度。研究结果表明,该方法使平面加工精度提高了50.77%,并验证了几何误差模型的正确性及几何误差补偿方法的有效性。     

数控机床工作台误差综合补偿方法研究

针对由几何误差与热误差引起的数控机床工作台与主轴之间相对位置变动的问题,通过试验分析其在不同温度状态下的误差数据,得到机床工作台平面度误差随热变形保持不变的规律,并提出了一种数控机床工作台平面度误差与主轴热误差的综合补偿方法。该方法通过分别建立工作台平面度误差模型和热误差模型,并运用叠加原理建立综合误差补偿模型,对传统固定单位置点建模补偿方法的原理性缺陷进行了改进。结合机床关键部件的实时温度值和刀具位置的实时坐标值,计算出了全工作台各区域各温度阶段的误差补偿值,进而实现了全工作台主轴轴向综合误差的实时补偿。检验及分析结果表明,相比于传统固定单位置点热误差建模补偿方法,该方法所建模型残余标准差减小约7μm,精度提高比例达到50%;单次最大补偿残差减小约11μm,精度提高比例达到60%,大幅度提高了机床的加工精度。     

数控机床几何误差建模及误差补偿的研究

基于多体系统运动学理论，建立了一种通用的数控机床几何误差模型，该模型易于实现计算机自动编程，能够广泛的应用于各种不同类型的数控机床上。给出了实现误差补偿的算法和程序流程图，特别针对直线与圆弧的分段处理进行了研究，结出了分段方法及坐标求取方法。最后，以一台三轴立式加工中心为例，对其21项几何误差进行了辩识，通过实验验证了误差补偿的效果。     

[误差建模及精度保证方法]几何误差贡献值影响下五轴数控机床运动轴误差灵敏度分析方法

针对现有误差元素灵敏度分析与后续误差补偿关联性不强的问题,建立运动轴几何误差贡献值模型并提出运动轴几何误差灵敏度分析方法,以获得本身几何误差对机床精度有很大影响的关键运动轴。结合指数积理论和坐标系微分运动理论建立基于误差敏感矩阵的运动轴几何误差贡献值模型,各运动轴几何误差贡献值相加得到机床综合误差模型;计算各运动轴误差权重分量和误差综合权重实现运动轴误差灵敏度分析,选择误差综合权重平均值最大的运动轴为机床关键运动轴,并对关键运动轴的误差补偿方法进行分析讨论。最后,在北京精雕集团的五轴加工中心上进行仿真实验验证。研究结果表明：所建立模型和所提出分析方法是有效的,且只补偿关键运动轴的几何误差贡献值能有效地提高五轴机床加工精度。     

数控锥面砂轮磨齿机磨削椭圆齿轮

根据非圆齿轮的啮合原理,对数控锥面砂轮磨齿机磨削椭圆齿轮进行研究,提出两种不同的机床结构运动形式,即砂轮移动型和砂轮固定型,并建立椭圆齿轮磨齿加工运动关系数学模型。由于椭圆齿轮的各个轮齿不同,其所需的展成行程也不相等,通过对展成和分度运动的详细分析,推导磨削每个齿槽的展成行程通用计算公式。最后给出加工实例,对两种加工方式中每个齿槽的基本加工参数进行了计算,并进行展成过程动态仿真。研究结果表明,利用数控锥面砂轮磨齿机磨削椭圆齿轮是完全可行的。     

Form-truing error compensation of diamond grinding wheel in CNC envelope grinding of free-form surface

In computer numerical control (CNC) grinding of free-form surface, an ideal arc profile of trued diamond grinding wheel is generally employed to plan 3D tool paths, whereas its form-truing errors greatly influence the ground form accuracy. A form-truing error compensation approach is proposed by using an approached wheel arc profile to replace the previously designed ideal one. The objective is to directly compensate the trued wheel arc-profile errors. It may avoid the time consumption of traditional approach that compensates the measured coordinate point errors of workpiece to an iterative grinding operation. First, the 3D tool path surface was constructed to plan the 3D tool paths. Second, the CNC arc truing of grinding wheel was conducted to analyze the form-truing error distribution relative to the applied wheel arc profile. Then, the form-truing error compensation was carried out in CNC envelope grinding. Finally, the iterative closest point (ICP) algorithm was used to match the measured coordinate points of workpiece to ideal free-form surface. It is shown that the 3D tool path surface constructed is practicable to plan arbitrary 3D tool paths for the form-truing error compensation. The ICP matching may be used to investigate 3D ground form error distribution. It is confirmed that the form-truing error compensation can directly improve the 3D ground form accuracy. It may decrease the 3D ground form error by about 20% when the 2D form-truing error is reduced by about 58% using the same truing conditions for CNC grinding.     

降低齿轮齿距累积偏差的方法

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差。依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度。以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性。建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值。根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9μm降低到11.5μm,齿距精度达到三级。验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差。     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。     

Studies on friction and wear properties of surface produced by ultrasonic vibration-assisted milling

The grinding of elliptical gears on a computer numerical control (CNC) gear grinder with conical wheel is studied according to the mesh theory of elliptical gears. Two machining methods form the machine structure and movement, namely a mobile grinding wheel type and a fixed grinding wheel type. Mathematical models of the movement relation for the elliptical gear grinding process are built up. Since the teeth of the elliptical gears are different from each other, their generating length is also different. Based on the analysis of generating and indexing movement, a universal generating length formula of each tooth is proposed. Basic machining parameters of each tooth, for these two types of machines, are computed using a practical example. The dynamic simulation of generating track is given. The research results show that the grinding of elliptical gears with a CNC conical wheel gear grinder is feasible.     

立式加工中心空间几何误差辨识解析及定位误差补偿研究

为大幅提升立式加工中心加工精度,满足当代数控机床对高精度的需求,针对立式加工中心3个运动轴,深入分析了其轴向运动空间几何误差,提出了可有效辨识运动轴轴向运动空间6项几何误差的辨识方法.建立了空间6项几何误差辨识模型,并针对关联轴联动垂直度误差进行了有效分析,建立了垂直度误差辨识解析模型.同时,针对3个独立运动轴轴向定位...