基于编码器的伺服主轴误差产生机理研究与实验分析

编码器是数控机床主轴系统中用来测量主轴位置、速度和进行主轴电机伺服控制的核心部件。阐述光电编码器及旋转变压器的工作原理,介绍影响主轴编码器测量精度的常见误差。通过实验分析编码器信号分辨率和周期性误差对控制环的影响,为伺服主轴的故障诊断提供理论依据。     

数控机床主运动变速系统设计研究

在分析调速主轴电机及机床主轴的功率扭矩特性的基础上，研究了采用调速电机的数控机床主运动变速系统各参数之间的关系，并建立了确切的公式，分析讨论了机电串联分段无级调速主运动变速系统的设计原则。     

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。     

基于有限状态机的数控系统主轴及辅助功能实现

为实现开放式数控系统中主轴及辅助功能,在基于实时嵌入式多任务操作系统RTLinux的软件平台上以及工业嵌入式计算机PC-104的硬件平台上,采用并口作为主轴电机及辅助功能的驱动控制接口,利用有限状态机设计了相应的开关和调速功能,该方法在节约系统硬件资源同时可有效实现数控系统的主轴控制.     

基于CFX的高速电主轴水冷系统的仿真分析

为了研究高速电主轴水冷系统对主轴热稳定性的影响,采用正交试验方法对高速电主轴冷却系统在不同工况下的冷却效果进行了研究。设计主轴电机发热功率与冷却液流速的正交试验,计算主轴电机发热功率并分为三档,将冷却液流速分别取为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 m/s,基于CFX的仿真试验得出电主轴在各工况下的试验结果。正交试验的结果表明:各工况下调节冷却液速度只能使主轴降低5~8℃;主轴最佳工作温度为40℃;正交试验法为主轴温度精确控制提供了数值依据。     

一种数控机床切削功率在线估计方法

在线估计切削功率是数控机床能效监控和评估的关键技术之一。传统的方法需要安装力传感器（或者力矩传感器）间接测量切削功率，这样不仅增加成本，同时影响机床刚性。提出一种不需要测量切削力（或力矩）而通过主轴电机输入功率间接在线估计切削功率的方法。通过实验方法得出被测机床主传动系统的附加载荷损失功率特性函数，然后再通过实时测量主轴电机输入功率结合主轴系统的附加载荷损耗特性计算出切削功率，并在数控车床CJK6136上进行了3组切削实验。实验结果表明，采用该方法分离得到的切削功率的误差在1%左右。     

一种数控机床切削功率在线估计方法

在线估计切削功率是数控机床能效监控和评估的关键技术之一。传统的方法需要安装力传感器(或者力矩传感器)间接测量切削功率,这样不仅增加成本,同时影响机床刚性。提出一种不需要测量切削力(或力矩)而通过主轴电机输入功率间接在线估计切削功率的方法。通过实验方法得出被测机床主传动系统的附加载荷损失功率特性函数,然后再通过实时测量主轴电机输入功率结合主轴系统的附加载荷损耗特性计算出切削功率,并在数控车床CJK6136上进行了3组切削实验。实验结果表明,采用该方法分离得到的切削功率的误差在1%左右。     

基于H∞ 控制策略的机床主轴综合鲁棒控制研究

针对数控机床主轴的控制问题,采用综合鲁棒控制器实现数控机床主轴的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造数控机床主轴系统模型简图,建立了考虑切削力的数控机床主轴的完整动力学模型。基于H_∞控制策略开发针对机床主轴的综合鲁棒控制器。采用MATLAB软件对数控机床主轴进行仿真,并与传统PID控制器的仿真结果进行对比和分析。结果显示:采用综合鲁棒控制器控制的数控机床主轴转速超调量小,能快速消除波动;所需控制电压范围减少了约50%;即使受到较大随机干扰,主轴系统也能够快速消除干扰,处于受控状态且稳定。采用综合鲁棒控制器可以提高机床主轴的动态稳定性以及抗干扰能力。     

立式加工中心电主轴热伸长测试与补偿

针对数控机床主轴热变形对零件加工精度带来的影响占比很大的问题,对电主轴的热伸长随主轴温度的变化规律进行了研究,提出了一种补偿电主轴轴向热伸长的方法,介绍了热伸长补偿系统的硬件组成与工作原理,通过测试分析了在不同转速条件下电主轴热伸长的变化规律,通过多元线性回归理论建立了热伸长补偿模型,介绍了主轴热伸长补偿过程及补偿系统...     

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。