基于热传递函数的机床主轴热关键点辨识方法

针对机床热误差补偿技术中热态特性建模与热关键点辨识困难问题,提出一套较完善的主轴热态特性建模方法与热关键点快速辨识技术。考虑主轴系统温度与热变形等因素,建立主轴热态特性分析模型,结果表明:模型预测值与某精密卧式加工中心的热误差实测量值之间的误差均在20%以内,说明了所提建模方法的正确性。将模型输出结果用于主轴热关键点辨识,根据12个测点的热传递函数值筛选出6个热关键点;利用6个关键点的数据,基于BP神经网络建立一种主轴热误差预测模型;对比BP神经网络预测的输出值与热态特性模型的输出值,结果表明:最大误差为-0.060 36μm、最大相对误差为-0.200 6%,验证了所提热关键点辨识方法的有效性。     

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。     

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。     

雕铣机主轴热误差分析及解决方法

主轴的热稳定性是影响机床加工精度的关键性因素之一.本文详细分析了主轴温度变化与热误差的关系,及主轴的热伸缩量与开关机时间的关系,利用激光干涉仪进行测量补偿.从而解决了主轴的热伸长问题,保证了机床加工的稳定性.     

精密卧式加工中心主轴轴向热误差补偿方法

热误差是精密机床最主要的误差源之一。主轴是机床的关键部件,其热误差直接影响机床的加工精度。文章以某型号精密卧式加工中心主轴为对象,对其温度场和热变形进行了仿真分析。根据仿真结果发现主轴轴向热变形更严重,并结合机床结构确定温度传感器布置位置。在此基础上,对不同转速下主轴部分位置温度和轴向热误差进行现场测试。运用最小二乘法建立热误差补偿模型,直接结合机床FANUC数控系统实施主轴轴向热误差补偿。经实验验证,补偿后主轴轴向热误差减小了85%以上。     

XK717数控铣床主轴系统的热特性分析

建立了主轴系统与普通水箱之间的冷却模型，并结合有限元方法，对XK717数控铣床主轴系统进行了热特性分析，得出了水箱设计参数和冷却泵的流量对铣床主轴系统热特性的影响规律，从而为数控铣床主轴冷却系统的设计提供了理论依据，具有一定的指导意义。     

精密加工中心主轴热误差测量技术的研究

热误差是影响精密加工中心加工精度的主要因素之一,因此减小热误差对提高加工中心的精度至关重要.通过对热误差进行检测、建模,可以从一定程度上消除热误差对精密加工中心的影响,提高加工精度.文章以精密立式加工中心VDM55为研究对象,在分析热误差来源及形式的基础上,利用研制的温度和热误差检测系统,测量了加工中心主轴温度场和热误差.该测量系统具有成本低、测量精度高、结构简单的特点.通过合理设计的热误差测量实验,获得了真实有效的主轴热误差数据.测量数据的分析结果表明,该方法对研究机床热误差规律和建模具有很大的应用价值.     

热砂冷却的发展与现状

本文系统论述了热砂的危害,热砂的起因,对型砂性能的影响机理以及热砂的标准,阐述了热砂冷却技术的发展历史及现状,简要介绍了几种典型冷却设备及冷却系统的组成和工作原理。本文还分析了热砂冷却的原理及趋向,并建议研制我国自己的砂冷却系统和开展对流态化冷却模型的探讨。     

高炉冷却壁热态试验研究

设计并建造了冷却壁热态试验系统,对铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的换热效果进行了工业模拟试验。在冷却水流速为3.0m/s、温度为30℃、炉内温度为1200℃时,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的热面温度分别为：305℃和683℃,冷热面温差分别是：148℃和308℃;进水温度为40℃,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁热面温度分别是446℃和795℃。结果表明：球墨铸铁冷却壁热面温度高于相变温度,内部温度梯度较大,换热效果较差。铸钢冷却壁热面温度远低于相变温度,内部温度梯度较小,换热效果好,有利于提高冷却壁寿命。     

铸造热砂真空冷却的研究

利用自行研制的热砂真空冷却试验装置，对铸造热砂真空冷却进行了系统的研究，分析了搅拌状况、加砂量、真空度、含水量、冲凝水温度等因素对真空冷却的影响。试验结果表明：真空冷却是彻底解决铸运热砂问题的有效途径；在含水量充足、搅拌状态良好的情况下，采用９４％的真空度，冷凝水温支为１０～５℃，热砂能够快速冷却到接近甚至低于室温。     

高速磨削电主轴冷却系统的试验研究

高速磨削电主轴的温升对电主轴的加工精度和使用寿命有着重要的影响。以SPM170高速磨削电主轴为研究对象,采用理论分析和试验验证的方法对高速磨削电主轴的冷却系统进行了研究。通过分析可知电主轴电机部分的产热主要是由铁芯损耗产生的,水冷系统可以有效地带走电机部分的热量,使电主轴的温升降低。对SPM170高速磨削电主轴的冷却系统进行了改进,设计了一种新型螺旋水道,在电主轴最高工作转速时,分别测量电主轴前轴承壳体温度,并对比其温升。结果表明:采用改进之后的螺旋水冷装置电主轴的温升比改进前温升降低了10℃左右,温升得到了有效的控制。     

基于顶点偏置的STL模型偏置方法研究

为实现STL模型的等距偏置,研究了基于面积加权平均的STL模型顶点偏置方法。利用VC++6.0,C++和Open GL实现了上述算法的软件系统,同时利用Rapid Form XOV检测软件将文中算法生成的偏置模型与UG软件生成的偏置模型进行了比较分析。算法应用实例表明:这两种偏置模型的整体轮廓标准偏差为1.180 8 mm,断面上的轮廓线标准偏差为0.022 8 mm。     

利用偏最小二乘回归法对主轴热误差数值建模的研究

采用五点法测量了加工中心主轴系统的温度场和热误差数据,利用偏最小二乘回归法建立了两者的多元线性回归模型.经研究分析,该模型具有较强的预测能力和较为理想的精度,可以满足热误差实时补偿的需要.     

高速电主轴冷却系统试验研究

针对高速电主轴实际运行中主轴内部发热量大、温度升高等导致主轴热变形而影响电主轴加工精度问题,以某型电主轴为研究对象,通过仿真与试验结合的方法探究冷却系统冷却能力。阐述电主轴热态特性;分析螺旋和循环冷却系统的有限元仿真结果;进行冷却系统对比试验,验证仿真结果。结果表明:螺旋冷却系统稳态下整体冷却效果和冷却速率都优于循环冷却系统。研究结果为电主轴设计、优化与开发提供了一定的技术参考。     

液体静压主轴热特性分析与试验研究

有效的热变形仿真分析是机床热平衡设计以及热误差补偿的基础。为了提高热变形仿真的精度,通过优化发热量等计算方法以及合理设计分析流程,基于ANSYS Workbench对超硬车数控车床液体静压主轴箱系统进行热特性仿真分析以及温升测试试验。热特性仿真与测试试验结果表明:温度场仿真与试验结果误差在5%以内,保证了热变形仿真的有效性。由变形仿真分析知:主轴3个方向上的热变形及主轴前端最大变形为5μm,为热误差补偿提供理论基础。由试验结果得到了同一转速下各热源处温升随时间的变化曲线,为合理预热、提高加工精度提供理论基础。     

电主轴热特性分析与基于自然指数的热误差建模

提出了一种基于自然指数的数控机床电主轴热误差建模方法。通过对电主轴结构及温度场的分析,得到用于电主轴热特性有限元分析的几何模型和热边界条件,利用ANSYS对电主轴进行热特性有限元仿真分析,得到电主轴的稳态温度场与稳态变形场。电主轴任意转速下的热误差可通过自然指数模型来描述,但需要确定任意转速下的热平衡时间常数和稳态热误差两个参数,为此给出了两个参数的计算方法。在一台加工中心上进行任意转速下的电主轴热误差测量实验,结果表明：自然指数模型具有很好的鲁棒性和很高的准确性。     

电主轴温升在线检测系统的研究

随着高速加工的发展,对电主轴的要求也越来越高,电主轴的发热成为一个有待解决的重大难题。文章采用红外测温的方法对电主轴进行在线检测,建立温度模型,对电主轴温升及其故障进行预测和报警。最后提出了有效降低电主轴温升减少主轴热变形的方法。