数控机床主轴组件热特性研究

文章对机床主轴组件温度场和热变形动态特性之间的差异进行了分析。并通过采用最佳温度测点建模的方法,对XH755C型数控铣床主轴进行了热特性分析,达到了减少由于这种特性差异所带来的影响,简化测量过程及便于进行机床主轴组件热特性研究的目的。     

精密卧式加工中心主轴系统热特性分析

主轴系统的热特性对精密卧式加工中心的加工精度有重要影响.以精密卧式加工中心的主轴系统为主要研究对象,采用有限元软件的热、结构耦合技术仿真计算了主轴系统达到热平衡状态后的温度场分布和热变形.然后结合主轴系统的结构特点,分析了主轴转速、轴承跨距、冷却液流量和冷却液初始温度对主轴系统热特性的影响.结果表明,主轴转速、冷却液流量和冷却液初始温度对主轴系统的温升和主轴端面跳动有重要影响,而轴承跨距的改变影响不大.     

卧式数控机床主轴热变形影响因素分析

以卧式数控机床为对象,对机床主轴在开启冷却机与关闭冷却机状态下进行热变形测试实验,并进行了详尽分析,得到主轴在两种状态下X、Y、Z轴向热变形规律;然后建立机床实体模型,采用有限元热固耦合及流固耦合法,对数控机床的关键部件主轴部件、主轴箱部件及立柱部件分别进行热变形仿真分析,以获得影响主轴热变形规律的主要因素,为产品改进提供依据。     

数控机床主轴系统动力学特性分析方法研究

数控机床主轴系统的动力学特性直接影响着机床的加工精度、加工效率。文章在总结前人研究成果的基础上,对数控机床主轴系统动力学分析方法进行了综述研究。介绍了表征主轴系统动力学特性的参数,主要有静刚度、动刚度、极限切削宽度、固有频率及振型、阻尼特性和动响应。对现有的关于主轴系统动力学特性分析方法进行了归纳与总结,主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验法等。指出了主轴系统结合部的动力学建模与参数辨识是研究主轴系统动力学特性的关键问题。最后,简要论述了主轴系统动力学研究的发展趋势,即未来应从主轴系统的精准建模、动力学综合优化和动态测试及分析等方面进行深入研究。     

某型数控机床主轴系统回转误差动态测试研究

高速主轴的回转误差运动直接影响到被加工零件的加工精度与产品的使用寿命。为了对数控机床的加工性能进行合理评价,分析了同步径向误差运动与工件圆度以及异步误差运动与工件表面粗糙度之间的关系,并采用美国Lion Precision公司开发的主轴误差分析仪对某型数控机床的主轴系统进行回转误差及漂移的测量,根据测量结果对所测主轴加工性能进行评价,为实际生产加工提供了参考。     

数控机床主轴部件动态特性的研究

本文在对卧式数控铣镗床主轴部件结构分析的基础上，采用集中质量系建立了主轴部件的动力学模型，在此基础上采用了增广播传递矩阵实化的方法建立了主轴部件的数学模型，并计算出主轴部件的固有频率，同时采用脉冲激振实验的方法加以验证。     

数控机床主轴的神经网络热评价模型研究

热误差作为影响机床加工精度的重要因素之一,严重制约着机床加工精度的提高。而主轴是数控机床的关键功能部件,对其进行热特性研究对提高机床的加工精度具有重要的意义。将同一类型、不同使用年限的机床主轴温度值和热变形值作为评价指标,建立数控机床主轴的神经网络热评价模型;针对BP神经网络易陷入局部最优值、收敛速度慢等问题,采用粒子群优化(PSO)算法优化加权朴素贝叶斯(WNB)的初始权值,获取权值全局最优解,构建了粒子群优化加权朴素贝叶斯机床主轴热评价模型,实现对机床主轴热特性的评价。MATLAB仿真结果表明:PSO-WNB模型精度为94.1%,收敛速度快,预测精度高,优于BP神经网络,为数控机床热特性评价提供了新思路。     

数控机床主轴驱动系统的选用研究

研究与分析数控机床主轴驱动系统的主流应用情况与发展趋势，就主轴驱动的实际选用与计算作了一些探讨。     

数控机床主轴热误差建模参数优化

数控机床主轴系统的热变形所引起热误差是影响其加工质量及效率的主要因素,因此,对机床主轴的热误差进行建模及补偿有着十分重要的意义,而建模的方法多种多样,其中利用最小二乘支持向量机法建模对于非线性系统效果良好并使模型具备更好的决策能力.文章对机床主轴温度场进行了实时的采集,并以此为基础以matlab为平台利用网格搜索法在相对更大的范围内针对最小二乘支持向量机建模时核函数的重要参数对(γ、σ)的选值进行优化,有效的提高了建模精度.     

数控机床主轴热误差的数据驱动模型研究

当实际工况与建模工况存在差异时,传统的热误差模型往往表现出较差的鲁棒性和预测精度,主要原因在于建模数据的局限性和模型的未建模动态。为了改善上述状况,提出了一种基于数据驱动的数控机床主轴补偿模型。此模型采用无模型自适应控制算法建模,结合机床运行中生成的数据(温度数据和误差数据)对热误差模型进行实时修正,使模型能快速适应新的加工工况,从而提高模型的鲁棒性。在一台数控车床主轴上进行了试验验证,结果表明:无模型自适应控制与多元回归模型比较,其标准差、最大残差和误差平方和分别提高了41%、62%和56%,此模型的鲁棒性和预测效果好。同时,此方法为大数据在机床主轴热误差补偿中的应用奠定了基础。     

卧式加工中心主轴静刚度特性的试验研究

介绍了卧式数控加工中心主轴的静刚度特性所开展的试验研究。根据预加载荷测得的静刚度试验数据,应用最小二乘法拟合得到主轴在加载和卸载时的静刚度曲线。研究后发现,主轴卸载刚度大于加载刚度;相同结构尺寸机床,主轴最高转速低的机床主轴静刚度要高于主轴最高转速高的机床;相同最高转速和结构的机床,尺寸大的机床主轴静刚度要高于尺寸小的机床;采用电主轴结构的机床主轴静刚度要高于同类型采用机械式主轴结构的机床。研究结果可以对国产卧式加工中心改善主轴部件静刚度设计提供参考。     

数控机床热特性实验方法研究

随着中国制造2025的提出,智能制造对数控机床精度要求越来越高,机床热变形是影响加工精度的主要因素之一。从采集机床温度和主轴变形的角度,设计了温度及主轴变形采集方案,选用螺旋入孔式和磁吸式温度传感器,测量机床热源内部和表面温度,选用电涡流传感器测量主轴径向偏移量和轴向伸长量,采集了干切削和添加切削液两种加工环境下的主轴温度。分析可知,机床主轴电机温升最高,切削液能够带走大量切削热,有效减小切削热对主轴的影响,主轴转速越高温度越高,轴向伸长量越大。     

龙门加工中心主轴系统热态特性分析

建立了龙门加工中心主轴系统的有限元模型,计算了主轴轴承的发热量以及主轴系统各个表面的对流换热系数,利用ANSYS对其温度场进行有限元分析,并利用ANSYS中的耦合场分析计算出主轴系统的热变形。计算结果表明：主轴系统在一定载荷下以3000r／min的速度运转时,需要2h45min可达到热平衡状态;最高温升出现在前端轴承安装处,最大热变形达21．7μm。分析结果为主轴系统结构优化设计以及冷却、补偿系统的设计提供了一定依据。     

车削中心主轴系统热特性有限元分析的研究

以精密车削中心主轴系统为研究对象,将有限元技术应用于其主轴系统的热特性研究,在机床热分析理论基础上,计算了液体动静压轴承内外壁的温度和主轴箱体的温度,建立并分析了主轴系统的稳态温度场和主轴的变形情况,为系统热补偿提供了理论依据.     

数控机床主轴热误差测温优化布点方案的研究

论文首先介绍了数控机床主轴热误差测温系统的软硬件结构,接着采用主因素策略和互不相关策略对机床的14个测温点进行了优化布点,最终选出了4个优化后的测温点。利用基于最小二乘法的多元线性回归方法对主轴的热变形进行估计后,发现模型的估计效果很好,验证了测温点优化的必要性。     

多工况下数控机床主轴热误差建模

单一工况条件下数控机床主轴热误差模型无法准确预测其它工况下的热误差。通过研究分析支持向量机回归的算法和参数的关系,提出一种经过遗传算法(GA)在多工况条件下优化的支持向量机(SVM)的建模方法。以一台数控车床为研究对象,进行热误差测量实验,利用电涡流位移传感器和温度传感器同步测量机床主轴两个方向热误差和温度变化数值,获取两种工况的建模数据。运用遗传算法对SVM的惩罚函数、核函数参数和不敏感损失函数进行多工况条件下的优化选择,建立机床主轴热误差补偿模型。通过热误差建模实验验证,该方法在工况一的残差为0.838μm,工况二的残差为0.653μm,在保持较高预测精度的同时,能在两种工况下进行有效的热误差预测,使热误差补偿更适合实际加工环境。     

数控机床主轴矢量控制策略研究

根据交流电机矢量控制理论,结合某加工中心主轴交流伺服系统,给出考虑异步电机参数变化的伺服系统控制框图;通过MATLAB/Simulink对该控制系统进行了仿真验证,结果表明由于电机参数特别是电阻的改变,伺服控制系统性能变差;最后提出改进系统响应快速性的控制方案。     

数控机床主轴修复

为了对数控机床主轴进行焊补修复,使其达到预先的使用性能和加工精度,采取了用奥氏体不锈钢焊条焊接作为过渡层,再用高强度焊条堆焊的方法.该主轴焊补后,无损检测满足要求.该机床重新安装调试后,其加工精度未受影响.机床主轴在采用这种焊补方法返修后,既有较好的抗冲击载荷性能,又有较高的使用稳定性.     

机械主轴热特性分析

以机械主轴为研究对象,运用HyperMesh、Abaqus等有限元分析软件,研究了机械主轴的热特性。通过确定热分析的边界条件、计算皮带轮以及轴承的发热量,建立了机械主轴热力学有限元模型,并通过计算得到了其稳态热、温升变化以及温度场分布情况。结果表明:仿真计算得到的温度场与实验测得的温度分布数据基本吻合,因而采用有限元方法可以较准确预测机械主轴温度变化,皮带轮处的发热在机械主轴中是不能忽略的。而热变形分析显示机械主轴的变形较小,证明该机械主轴结构设计合理。