机床主轴热设计研究综述

机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件,其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度,是影响机床精度提升的最重要因素。因此,在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响,对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中,国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索,基于热设计的过程可以分成三部分内容:热态特性分析方法,热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性(如温度场分布、热变形、热平衡时间等)建模与分析获取必要的参数,然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施,获得较佳的主轴热态特性,最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果,整个过程循环直至达到满意结果为止。本文以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容的国内外典型研究现状、主要研究内容和所存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。     

MHCES机床热特性试验方案决策专家系统

以普通车床、精密磨床、镗床的热变形试验为研究对象,把专家系统技术应用到机床热特性的研究,构造了机床热特性研究专家系统的结构。重点介绍了基于框架推理和规则推理相结合的热变形试验方案决策专家系统。     

机床热特性试验研究

一、引言 机床的热特性包括环境温度、温度场分布、热力载荷引起的温升及温度分布不均匀等都会引起机床零、部件的结构变形并由此影响机床的工作精度[1]～[3]。 由于热源种类较多,对机床的影响较复杂,而进行机床热特性试验研究又需要有一定的试验设备和条件,以及试验周期较长、人员费用较高等原因,致使机床热特性方面的研究工作相对于其它项目的机床性能试验来讲至今还是一个较为薄弱的环节。机床热特性的评价方法、评价指标以及改善措施等,目前还都处于不甚成熟的阶段,还有许多研究工作有待于进一步开展。 二、机床热特性试验研究的主要内…     

车磨复合机床主轴系统的温度场建模与仿真

影响现代高速机床加工精度的主要因素是热误差。机床主轴系统的热特性直接影响到机床的精度进而影响零部件精度,因此有必要对主轴系统进行热分析,了解其热特性,以便进一步分析和改进。车磨复合机床主轴回转系统结构设计及性能要求很高,应具有足够的强度、刚度、抗振性、韧性和抗疲劳性能。分析主轴热源,计算发热量,确定边界条件,利用有限元软件ANSYS建立了主轴系统的温度场模型并进行了数字模拟仿真,为类似主轴系统的热应力及热变形设计提供了参考。     

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     

根据柔性体动态响应特性进行了精密机床隔振基础结构设计

本文引入机床柔性体动态响应特性及相对振动影响比值的概念，说明振动对加工精度的影响，重点介绍了根据柔性体动态响应特性及实验统计结果的分析，设计机床隔振基础的方法。并有针对性地列举了典型的隔振，减振基础结构。可供机床基础设计人员参考。     

数控机床热敏感点识别研究

运用模式识别中的逐步回归法辨识反映机床热态特性的热敏感点,并利用多元回归建立了机床热敏感点处的温升与主轴Ｙ向热位移关系的数学模型。应用表明这是一种在机床温度测量,热误差建模及补偿中选择最佳测温点的有效方法。     

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     

机床热变形试验研究的微机软件系统

机床热变形试验是研究机床热特性的一个重要方法,我们应用微型计算机(如APPLE-II)并配备数据采集装置,可以实现试验数据的自动采集、记录及试验结果的自动分析计算,并打印输出试验结果报告。极大地提高了试验效率和精度,缩短了试验周期。本软件系统的功能如图1所示,主要由     

机床液压平衡系统的分析

文章分析了传统机床液压平衡回路，介绍了现代机床液压平衡回路及元件，分析其特性，并给出液压平衡装置的设计计算方法。     

基于监测诊断的在役机床个性化再设计技术体系

在役机床再制造具有典型的个性化特征。在分析在役机床再制造个性化需求的基础上,提出了在役机床个性化再设计的概念,并分析了多重个性化内涵;从机床产品生命周期、机床整机及零部件性能演化与损伤等理论基础,运行状态数据采集与监测、数据存储与处理、状态诊断与决策分析、个性化再设计支持工具等支撑技术以及个性化匹配、可再制造性评价、质量提升再设计、智能化提升再设计、绿色化提升再设计等关键技术三个方面构建了基于监测诊断的在役机床个性化再设计技术体系;最后,结合某在役重型卧式车床再设计过程进行了案例分析。     

Development and evaluation of intelligent machine tools based on knowledge evolution in M2M environment

In the near future, the foreseen improvement in machine tools will be in the form of a knowledge evolution-based intelligent device. The goal of this study is to develop intelligent machine tools having knowledge-evolution capability in Machine to Machine (M2M) wired and wireless environment. The knowledge evolution-based intelligent machine tools are expected to be capable of gathering knowledge autonomously, producing knowledge, understanding knowledge, applying reasoning to knowledge, making new decisions, dialoguing with other machines, etc. The concept of the knowledge-evolution intelligent machine originated from the process of machine control operation by the sense, dialogue and decision of a human expert. The structure of knowledge evolution in M2M and the scheme for a dialogue agent among agent-based modules such as a sensory agent, a dialogue agent and an expert system (decision support agent) are presented in this paper, and work-offset compensation from thermal change and recommendation of cutting condition are performed on-line for knowledge-evolution verification.     

基于模糊综合评判的机床选择分层决策方法

提出了基于模糊综合评判的机床选择分层决策方法 ,建立了初选和终选机床的评判模型 ,详细讨论了隶属度函数的确定方法 ,并以示例说明了决策方法的应用。所提方法有效地简化了决策过程 ,运用模糊映射的方法代替知识的规则表示 ,提高了知识表达的效率 ,该方法是 CAPP系统中机床选择的实用方法     

Actualities and Development of Heavy-Duty CNC Machine Tool Thermal Error Monitoring Technology

Thermal error monitoring technology is the key technological support to solve the thermal error problem of heavy-duty CNC(computer numerical control) machine tools. Currently, there are many review literatures introducing the thermal error research of CNC machine tools,but those mainly focus on the thermal issues in small and medium-sized CNC machine tools and seldom introduce thermal error monitoring technologies. This paper gives an overview of the research on the thermal error of CNC machine tools and emphasizes the study of thermal error of the heavy-duty CNC machine tool in three areas. These areas are the causes of thermal error of heavy-duty CNC machine tool and the issues with the temperature monitoring technology and thermal deformation monitoring technology. A new optical measurement technology called the ‘‘fiber Bragg grating(FBG) distributed sensing technology' for heavy-duty CNC machine tools is introduced in detail. This technology forms an intelligent sensing and monitoring system for heavy-duty CNC machine tools.This paper fills in the blank of this kind of review articlesto guide the development of this industry field and opens up new areas of research on the heavy-duty CNC machine tool thermal error.     

一种新的数控机床热误差实时补偿方法

根据数控机床加工热误差,首先,利用粗集理论方法,分析各变量与热误差之间的相关性,选择出机床热误差补偿的重要特征参数。然后提出一种动态反馈网络建立数控机床加工热误差补偿模型,新的数控机床热误差实时补偿方法具有补偿误差精度高,网络学习收敛速度快,误差补偿实时性好等特点。仿真实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

热变形对精密机床精度的影响研究及控制措施

文中分析了精密机床热变形的热源和热变形对机床精度的影响,从四个方面提出了减少机床热变形的措施。     

基于迁移学习的数控机床节能控制决策方法

为降低机床等待过程的能耗,提出了基于迁移学习的数控机床节能控制决策方法。通过分析机床的节能控制条件,提出了机床等待过程的5种节能控制策略。考虑生产过程数据的多样性与复杂性,建立了融合深度置信网络与迁移学习的机床节能决策方法,电梯零部件制造车间的案例分析表明该方法的机床节能决策误差仅为3.2%,机床等待过程总能耗降低了52.5%。     

Thermal error characteristic analysis and modeling for machine tools due to time-varying environmental temperature

The accuracy of machine tools is affected by both internal heat sources and time-varying environmental temperature. Therefore, the thermal deformation caused by environmental temperature variation is an important factor, which requires attention during thermal error modeling. In order to analyze the influence of time-varying environmental temperature on the thermal error of the machine tool, this paper proposed a thermal error modeling approach by using the thermal error transfer function of the machine tool. The approach was implemented in the following three steps. First, the thermal time constant of major components was calculated, according to structural parameters. Then, the thermal error transfer function of the components was derived. Finally, the thermal error transfer function of the whole machine was built based on the construction relationship. The analytical approaches of time domain and frequency domain were applied to obtain the thermal characteristics of machine tools based on the thermal error transfer function. Numerical simulations and the Z-axis operating experiment of three-axis milling machine were performed to verify the accuracy and effectiveness of the thermal error predicted model. The result shows that the proposed model is versatile and general with a clear modeling mechanism, which would provide a useful tool for the analysis and optimization design of machine tools with good thermal robustness.     

神经网络补偿机床热变形误差的机器学习技术

研究了以神经网络（ＮＮ）为模型的软件补偿不同机床热误差。提出知识获取是神经网络建模的关键环节。两种数控机床被用来研究分析热变形，通过测量实验获取学习数据，特别是温度测量和传感器数目的选取。介绍了机器学习技术和学习数据组织方法，包括归纳学习和推理学习。给出了预报补偿的结果和精度评价。