数控机床伺服进给系统无传感器检测技术

提出一种基于光栅尺与编码器信号的机床伺服进给系统定位精度检测方法;深入研究电流、扭矩、润滑特性之间关系,获取伺服电动机电流并据此对机床润滑状态进行分析和监测.在全闭环和半闭环条件下进行单轴直线和两轴联动圆测试,实验表明位置、瞬时速度等光栅尺、编码器信息可以用于机床伺服进给系统精度评定和控制特性评估;进行了不同进给速度下的恒速、润滑特性测试,试验分析表明机床润滑特性符合Stribeck摩擦效应,能够实现对机床润滑和运行状态进行监测.     

基于无传感器信息的数控机床伺服进给系统性能评估研究

无传感器测试是相对于加速度、切削力、声发射、球杆仪等外置传感器信息采集、分析的一种策略,即深入研究数控机床伺服控制系统内置的电机编码器、光栅尺、电机伺服驱动器霍尔电流传感器等测试元件所提供的信息,通过合理规划测试路径进行激励,并结合基于先进的信号数据处理方法,对伺服进给系统动态性能进行评估。     

基于伺服电流与切削力关系的间接测量技术研究

分析了切削加工过程,依据三相永磁同步交流伺服电机矢量控制原理,提出伺服电流间接监测切削力的测量方法,并提取了反映切削力变化的电机电流信号特征参数.基于转矩模拟平台、霍尔元件,设计并搭建电磁转矩-进给伺服电流实验平台,进行伺服电流与转矩关系测量实验,研究实时监测进给伺服驱动单元的电流信号.     

基于MCSA的机床导轨摩擦监测研究

以电机负荷电流信号为分析对象,使用电机电流分析方法研究导轨摩擦的变化特性。建立机床导轨传动系动力学方程,理论分析电流与摩擦的相关性,运用时频分析方法对电流信号存在的波动干扰及噪声进行分析,提取摩擦信息特征量。理论分析和实验结果表明,从机床负荷电流信号中可以得到摩擦变化信息,为通过电机电流监测摩擦状态提供理论依据。     

矿井提升机主轴轴承状态监控研究

主轴是提升机重要组成零部件,主轴故障中轴承故障占比较高,实现轴承状态监测对提升主轴运行可靠性、降低故障发生率具有显著促进意义。基于此,综合使用Zig Bee网络、传感器检测技术以及信息融合分析技术构建主轴轴承状态监测系统。该系统采用传感器实现主轴振动、温度以及驱动电机电流、电压参数检测,通过Zig Bee网络将检测参数传输至服务器,通过服务器内置故障检测与诊断系统实现信息融合分析,达到判定轴承状态、故障预警等目的。现场测试发现,该系统可实时监测、记录主轴轴承状态,故障时发出预警信息,达到增强提升机主轴运行可靠性目的。     

基于小波包熵的机床导轨润滑状态监测

存在于机床工作台和导轨之间的滑动摩擦直接影响刀具的速度和位置,进而影响加工工件的表面质量。对机床传动链分解,分别提取电机负荷电流,对电流信号做5层小波包分解,利用小波包熵值提取能反映摩擦信息的特征量D值。对机床导轨加润滑油之后采集四个半小时之内55组电流信号数据,提取电流信号D值做趋势分析,通过D值随时间的变化曲线可以观察出润滑状态经历过的三个时期。实验表明,利用小波包熵值在电流信号中提取的特征量能反映润滑状态的变化情况。     

基于电动机电流和EEMD的伺服旋转轴故障诊断技术研究

提出了一种基于交流伺服电动机电流和EEMD的伺服旋转轴故障诊断方法,研究了电动机电流测试原理,建立电流信息与故障的关联模型,提出了不同的电动机电流获取策略和电动机电流信息的位置及时间表达方法;并针对伺服旋转轴的运行特性,建立了典型的伺服旋转轴机械传动结构动力学模型,深入分析了采用EEMD对伺服旋转轴进行故障诊断的原理。试验结果表明:交流伺服电动机电流信息和EEMD方法用于伺服旋转轴机械传动部件故障诊断的可行性和有效性,从而为其在线监测和故障快速溯源,提供技术支撑。     

应用EMD能量值的导轨摩擦特征提取方法

针对机床类设备加速度传感器安装不便的实际情况,以机床电机负荷电流为分析对象,提出了应用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)能量值的摩擦特征提取方法,间接分析摩擦振动和摩擦磨损状态特性。设计对比实验获取4组传动链电流信号,利用EMD分解电流信号获得系列IMF,计算各阶IMF分量单位时间内能量值,提取摩擦振动对应的边频带和摩擦特征值E(IMF3)。实验表明,通过摩擦特征值E(IMF3)变化曲线可以观察出导轨磨损状态经历的4个时期,实现在线监测导轨磨损状态的目的。     

基于ePS的大型数控机床状态监测及其应用

介绍一种基于西门子ePS(electronic Production System)网络服务的大型数控机床状态监测和状态分析方法,它通过恒速轴测试、圆度测试和通用轴测试,能够实现对机床进给系统的传动部件故障溯源和伺服控制特性进行全面的评估;实验分析表明了ePS用于大型数控机床状态监测和故障诊断的有效性,从而为大型数控机床快速维护提供技术支撑.     

基于互补滑模的起重机械电机位置伺服控制

以提升起重机械电机位置控制响应精度为目标,提出基于互补滑模的起重机械电机位置伺服控制方法。通过构建起重机械电机数学模型,分析位置伺服控制器状态和机械运动状况,以固定结构控制位置响应的加、减速过程,以互补滑模变结构控制位置响应匀速过程,确定起重机械电机的速度曲线,利用阶梯型曲线逼近指数型曲线,实现起重机械电机速度控制,并设计三阶线性扩张状态观测器( ESO )预估位置伺服控制器的各状态量,消除伺服控制的噪声及抖振,提升起重机械电机的位置互补滑模伺服控制效果。实验结果表明,低速空载、负载下电流曲线光滑、无频率波动,该方法在不同给定脉冲下均可实现位置伺服控制的快速响应,定位准确度高且无超调,位置伺服控制效果突出。     

Rapid evaluation technology for CNC machine tool slide level based on built-in sensors

Slide level impacts the CNC machine tool performance. The deterioration of slide level will result in the torsional vibration of a feed-axis control system and lower the CNC machine tool control precision. It is necessary to investigate the rapid evaluation technology for the slide level of a CNC machine tool. In this paper, a new type of rapid evaluation method for machine tool slide level is proposed, which uses the linear scale, motor encoder, and AC servo motor current/output torque. To acquire level information, the built-in sensors test principle is profoundly investigated, and the mathematical model between the slide level and the measured data is established. In addition, two different level identification methods are comparatively analyzed. The analysis results of experiments show that it is simple, rapid, feasible, and reliable to use built-in sensors information for evaluating slide level.     

Rapid evaluation technology for CNC machine tool slide level based on built-in sensors

Slide level impacts the CNC machine tool performance. The deterioration of slide level will result in the torsional vibration of a feed-axis control system and lower the CNC machine tool control precision. It is necessary to investigate the rapid evaluation technology for the slide level of a CNC machine tool. In this paper, a new type of rapid evaluation method for machine tool slide level is proposed, which uses the linear scale, motor encoder, and AC servo motor current/output torque. To acquire level information, the built-in sensors test principle is profoundly investigated, and the mathematical model between the slide level and the measured data is established. In addition, two different level identification methods are comparatively analyzed. The analysis results of experiments show that it is simple, rapid, feasible, and reliable to use built-in sensors information for evaluating slide level.     

伺服刀架电机的选型研究

针对伺服刀架的控制要求,提供了一种选择其控制电机的计算方法.通过对刀架启动扭矩、偏载扭矩、摩擦扭矩的计算,选用与之匹配的伺服电机.     

Motor current prediction of a machine tool feed drive using a component-based simulation model

In recent times, simulation techniques have been rapidly accepted by the machine tool industry. However, most existing simulation studies have focused on a particular machine tool and described an entire machine tool feed drive as a single combined system. This paper presents a method to accurately predict motor current (torque) behavior and acquire a more generalized and accurate dynamic simulation model for a machine tool feed drive. To improve the generality, a component-based approach is introduced. In this approach, the feed drive model is composed of subcomponent models, and each component mechanism is then independently modeled. In the developed model structure, the parameters of the subcomponent model can easily be determined by using product datasheets or simple parameter identification based on motor current measurements. To enhance the model accuracy in predicting the motor current, an improved friction model including time-dependent frictional characteristics and rolling contact conditions was introduced to the simulation. The performance of the developed dynamic simulation model is demonstrated through a comparison with real machine tool behavior.     

静压技术在重型卧式车床中的应用

重点介绍静压导轨的工作原理、特．最、结构和调整,通过对闭式静压导轨主要参数的设计计算和结构分析,从而可知应用静压导轨技术的重要意义。重型卧式车床的纵、横向进给中采用静压导轨,不仅可提高进给部件的运动精度,而且也极大地降低了驱动电机的功率和扭矩,节约了能源,降低了成本,又提高了机床精度。     

基于电动机电流的数控机床主轴状态监测系统研究

提出了一种基于主轴电动机电流的数控机床主轴状态监测系统,建立了主轴交流电动机转矩输出模型,深入研究了主轴组件故障诊断和主轴当前运行能力评估原理,搭建了主轴状态监测系统;实验证明提出的主轴状态监测方法简单、准确、有效,具有很高的性价比,从而为数控机床状态在线监测提供了技术支撑.     

VMC1300加工中心伺服进给系统的设计

介绍了VMC1300立式加工中心伺服进给系统的一种新的综合设计方法,包括滚珠丝杆副及其支承的选取、伺服电动机的选取、联轴器的选取.并着重对电动机的转矩、转动惯量及加速能力进行了匹配校核,对机械传动装置刚度变化及弹性系统刚度变化引起的定位误差进行了验算.     

直线电机在iTNC 530 HSCI中的应用

直线电机以其零传动特点在数控机床应用中越来越广泛.文中介绍了直线电机在某型号数控机床中的应用,该机床采用海德汉数控系统iTNC530 HSCI和ETEL公司的直线电机,详述了直线电机的参数配置和转子识别的方法.     

电主轴系统的最佳预紧力研究

高速电主轴是高性能机床的核心部件,它将主轴电动机内置于机床主轴中,两者"合二为一",因而具有结构紧凑、质量轻、惯性小、振动小、噪音低、响应快、易于实现主轴定位和准停等突出优点.新一代高速电主轴的工况特点是低速大转矩和高速大功率,预紧力可控是很有技术发展前途的新方向.确定最佳预紧力,实现电主轴在包含低速大转矩与高速大功率整个工作范围内动力学品质全局兼优是预紧力可控的基础.因此,本文对电主轴系统的最佳预紧力进行了研究.