热误差补偿功能在机床领域的应用

随着机床零部件的精度越来越高以及数控系统控制的高速发展,使得几何误差对机床整体的精度影响越来越小。而现代加工机床的加工特点,长时间的处于高速切削和快速进给的状态下连续运转,由于机床运动部件产生摩擦热、切削热以及外部热源等会引起系统的热变形,造成机床床身和主轴丝杠等主要部件的快速升温,且受热不均匀,产生由于温度的变化导致的精度误差,在精密及超精密加工中,热误差的影响非常严重,占机床总误差的40%~70%。通过热误差补偿功能,在不改变机床结构的前提下,能大大提高机床的加工精度和稳定性。     

精密机床热态加工精度控制

一、前言机械加工工业经历了长期发展,人们在提高机械加工精度方面,进行了大量的研究和不懈的努力。自从六十年代以来,不少生产工程专家通过调查、分析,认为:加工误差中40～70％是因热变形(包括机床、工具、工件等)所引起,因此进一步提高加工精度的主要障碍是工艺系统热变形。在精密加工中,即使在恒温条件下,精密机床的热稳定过程,一般长达6～10小时以上,在此热过渡过程中,工件与工具之间相对位置亦处于不断变化之中。由机床热变形机理的简单模型(见图1)知     

机床热态特性的回归分析方法

一、引言机床热态特性是表征机床性能的一个重要方面。Birmingham大学教授J.Peklenik的研究分析表明,在精密加工机床中因热变形影响而造成的工作精度误差占总误差的40％～70％。对机床进行热变形成试验正越来越得到人们的重视。机床热稳定后的最高     

机械制造文摘

在刚性较高的精密机床上加工时,其加工误差主要是由于主面轴承和液压系统的温升,产生热变形所致。文中列举了许多精密机床(如坐标镗床、镗杆机等)的主轴热变形量及其对加工误差影响的实验数据;主轴的支承型式及轴承的精度等级不同,其热变形量也不一样。如:主轴支承采用A、C 级滚动轴承,空载时主轴受力端在水平方向的热变形量为3～5微米,若用(?)级轴承则为6～15微米,采用滑动轴承为18～30     

机床热态特性的回归分析方法

<正> 一、引言机床热态特性是表征机床性能的一个重要方面。Birmingham 大学教授 J.Peklenik的研究分析表明,在精密加工机床中因热变形影响而造成的工作精度误差占总误差的40％～70％。对机床进行热变形成试验正越来越得到人们的重视。机床热稳定后的最高温度与温升已成为控制机床质量的通用技术条件,机床热平衡时间作为描述机床热态特性的指标之一。机床热变形试验中,机床真     

用反变形抵消机床热变形的影响

机床的热变形,主要因机床各部分温度变化不同,使其各部分体积膨胀不一所致。随着生产过程自动化和精密加工的迅速发展,机床热变形对加工精度的影响已日益引起普遍重视,都在从设计、制造和使用等方面研究相应措施,来减少机床的热变形和抵消热变形所造成的不良影响。用反变形来抵消热变形的不良影响,是一种简单易行的有效方法。     

数控机床误差补偿技术现状与展望

一、引言,机床的几何误差（由机床本身制造、装配缺陷造成的误差）、热误差（由机床温度变化而引起热变形造成的误差）及切削力误差（由机床切削力引起力变形造成的误差）是影响加工精度的关键因素,这三项误差可占总加工误差的80％左右。提高机床加工精度有两种基本方法：误差预防法和误差补偿法。     

数控立式加工中心主轴热变形实验测试与分析

在精密切削加工技术领域,机床发热变形是影响加工精度的主要因素。设计Labview数据采集软件以及Matlab数据分析软件;对某数控立式加工中心主轴热变形进行测试实验;分析影响主轴热变形的主要因素,即主轴转速、主轴温度对机床主轴热变形的影响;应用人工神经网络技术对热变形进行非线性建模;为精密机床热误差补偿提供技术支撑。     

超精密磨床主轴部件热特性的有限元分析

加工中机床热误差是影响机床加工精度稳定性的关键因素,对其进行准确的分析至关重要。文章运用ANSYS软件建立超精密磨床主轴部件的有限元模型,分析主轴热源及初始条件,边界条件,通过计算得到磨床主轴的温度场、热应力及热变形量。分析结果说明了热误差为超精密磨削的主要误差,为后期加工和试验分析提供了参考依据。     

平面磨削时工件热变形误差分析及其补偿

一、前言在平面磨削时,影响工件加工精度的因素除了磨床本身的运动误差以外,另一个重要因素就是在磨削过程中工件的热变形造成的加工误差。通常,当磨削热输入后,工件(特别是较长的工件),由于上下层的温差,工件热变形呈中凸形,在热态下磨平的工件待冷却后就呈凹形。在精密磨削加工时,有时工件热变形造成的误差往往大于机床运动误差所造成的加工误     

略论用微机补偿法提高机床加工精度

一、两个不同观点 随着新学科技术的发展,目前出现了不少尖端产品。这些产品中,有些精密零件往往用普通机床和一般方法是难以加工出来的。如何采取措施来提高机床加工精度,有两个观点: (一)分析产生加工误差的各种原因,采取相应措施来消灭或减小其影响。实际上,影响精度的主要因素往往只有少数几个,如机床本身的精度、工艺系统的热变形和弹性变形等;如千方百计提高机床本身精度,采取各种恒温技术和提高工艺系统刚度等措施来解决。这些办法通常称之谓“硬技术”。 (二)采取补偿法,即根据加工工件误差来进行实时补偿。此法可不管误差的根源是…     

机床主轴热管冷却系统的原理和设计

前言随着机床向高精度及数控方向的发展,对减小加工误差提出了越来越高的要求.影响机床加工误差的因素很多,如主轴系统、进给系统的热变形,刀具的压具的精度及磨损等等.其中最主要的因素是主轴系统的热变形.特别是近年来,为了实现高效率加工,要求提高机床的开动率,重切削及高速切削,从而使机床主轴系统的发热更为严重,导致加工精度恶化.因此,在精密加工中,特别是在数控机床上,防止机床主轴系统热变形已成为当前最重要的研究课题.     

机床夹具设计精度问题的探索

一、概述 机械加工过程中,经常是把工件安装在夹具中,夹具又安装在机床上。由于夹具是联系工件、刀具、机床的核心,因此在这种情况下夹具是影响工件加工精度的关键因素。本文着重研究有关夹具设计、制造精度的问题。 工作在夹具中加工时,造成表面加工误差(A.)的因素可分为如下三方面: (1)对定误差DD。包括对刀误差DDA和夹具位置误差 (2)安装误差包括定位误差上和夹紧误差 (3)过程误差与加工过程中一些因素有关的加工误差,包括工艺系统力变形、热变形和磨损所造成的误差。本文不研究这方面的误差。 二、夹翼传统设计中各种允许误差的确定…     

基于有限元的机床导轨热误差分析

机床热误差是影响高精密机床加工精度的重要因素之一,而目前对机床热误差的分析比较少,以机床导轨为研究对象提出了一种结合有限元理论的导轨热误差确定方法,将数值模拟技术和实际测量实验相结合,利用实验测量数据修正有限元分析边界条件,从而得到准确的导轨热变形计算结果,证明了该热误差确定方法应用到实际机床导轨热误差确定和补偿方面的...     

数控机床主轴热误差及其改善措施

数控机床精度受热误差影响较大,要想提高数控机床的加工精度,就必须严格控制热误差。数控机床中,电主轴是主要的热源,其热变形所导致的热误差将直接影响整个机床的性能发挥。现代生产中,数控机床主轴的热误差改善,是现代精密工程研究中的热点和重点问题。本文对数控机床主轴热误差进行了相关探讨,提出了几点改善措施,希望能够对相关工作人员有所助益。     

机床热误差微机实时补偿技术

一、前言 随着生产自动化的飞跃发展,精密加工技术的广泛应用,对数控机床和高精度机床的需要日益增多。机床在加工过程中,由于受到内、外热源的影响,导致了刀具和工件相对位置的改变,从而影响了机床的加工精度和生产效率[1][2]。改善机床热特性,减少或补偿机床热变形有多种不同的方法。如油雾空气混合润滑;恒温油强制冷却;热源尽量远离机床;采用隔热装置以及设计热对称结构等等。但这些方法,往往使机床结构复杂、成本高,占地空间大。 为了解决数控机床上的热变形问题。日本、联邦德国等国家,七十年代中期开始,着手研究了利用数控系统的控制…     

BP神经网络补偿热变形误差的研究

在精密加工中，由于热变形引起的误差占整个系统误差的40％－60％[1]，这说明对热变形进行深入研究和找出其规律并提出相应的补偿措施是十分必要的。本文是以CK616－1简易数控车床为实验对象，在对其热误差分析的基础上进行热误差建模，并结合改进的BP神经网络给出了具体实现的方法，对提高机床的加工精度有着极其重要的意义。     

玻璃陶瓷高精度主轴

超精密机床主轴轴承常采用回转精度高、刚度大、吸振性好的静压轴承,可是,静压轴承的摩擦损失引起的发热还是较大的,这会使主轴在轴向产生热位移,致使加工精度受到影响。解决这一问题的关键是寻找一种热膨胀趋于零的主轴材料。过去,减小热变形的对策,是把加工产生的热传给另外的某种媒体,以防止要求物体的温度升高。可是这种方法由于不能将热变形量变为零,依然无法避免主轴的热变形造成的加工误差。现在,在超精密加工中为了减小机床的热变形,多采用一些控制室温、     

减少外圆磨床的热变形

一般,磨削加工是工件加工的最后一道工序,精度要求高、质量要稳定。为了满足这些要求,在设计磨床的各部件(例如。床身、砂轮架、头架)时,必须考虑它们的静刚度、动刚度以及热刚度。 磨床的热变形主要会造成工件尺寸误差以及锥度误差。为了长期保持稳定的加工精度,常需要重新调机床。这样,降低效率就成了生产上的一大问题。 本文通过设计实例和试验结果,叙述了热变形对摩削精度的影响,如何减少热变形,以获得稳定的加工精度。 磨床在运转时,由于室温、油温、磨削冷却液的温度变化,致使各部件产生热变形,降低了工件的精度。在没有自动测量装置,…     

基于数字孪生控制的精密机床热误差模型

已有的研究结果表明,机床的热误差约占其总加工误差的40%～70%,且机床越精密,其热误差所占比例就越大,因此,通过控制热误差以提升机床的加工精度很有必要。针对机床热误差模型的预测精度不高和泛化能力不强的问题,提出了一种引入主轴转速,并可嵌入数字孪生控制系统的机床热误差建模方法。首先,对模糊聚类分析(FCA)、灰色关联分析(GCA)及主成分回归(PCR)方法进行了理论分析;然后,以某立式加工中心为对象,通过热特性实验,获得了转速图谱下的温度数据和热误差数据,并采用模糊聚类分析结合灰色关联分析的方法选取了其温度敏感点;最后,以主轴转速和温度敏感点的温升值为输入变量,采用PCR方法建立了机床热误差模型,并将其与多元线性回归(MLR)模型进行了效果对比。研究结果表明：相比于MLR模型,所建立的PCR模型的预测精度提升9.5%,证明该模型拥有更高的预测精度和更强的泛化能力;可将模型嵌入到数字孪生控制系统中,对机床进行实时热误差预测和热误差控制。