车床的热误差产生及补偿方法

机床在运作的过程中所产生的热误差是对加工精度造成影响的重要原因之一。因此,在车床的运作过程中,对其热误差进行科学分析,并应用相应的方法和技术来进行热误差补偿,从而实现最大限度的降低热误差,促进机床加工精度的提高。     

基于机电-刚柔耦合特性的进给系统动态误差影响因素分析

进给系统动态误差是决定数控机床加工精度的关键因素,明确机械系统和控制系统参数以及两者之间耦合作用对进给系统动态误差的影响是当前面临的重要课题。以某五轴联动加工中心的进给系统为研究对象,充分考虑进给系统传动件结合面间刚度和滚珠丝杠柔性特征,搭建了进给传动系统动力学模型,并利用有限元软件进行了验证。利用典型三环PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制结构搭建了机电-刚柔耦合进给系统动力学模型,通过仿真分析研究了机械系统参数和控制系统参数对进给系统动态误差的影响规律。结果表明,机械系统参数中,滚珠丝杠导程和螺母副轴向刚度对进给系统动态误差的影响显著,支撑轴承轴向刚度的影响不明显;控制系统参数中,位置环比例增益对进给系统动态误差的影响显著,速度环比例增益的影响不明显。研究结果为实现进给系统动态误差的可预知和可控性奠定了理论基础。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统,通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度,同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机,建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型,通过Simulink 仿真和实验研究,分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响,明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统,通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度,同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机,建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型,通过Simulink 仿真和实验研究,分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响,明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

大型数控车床进给伺服系统的建模与分析

针对某大型数控车床的横向进给伺服系统,建立了考虑摩擦和传动刚度的综合力学模型和数学模型。通过数值仿真分析了低速进给下静动摩擦力差值和传动刚度变化对工作台输出的影响,得出了工作台产生爬行运动的可能性条件。该型数控车床横向进给系统现场实验的结果验证了理论分析的合理性。所得结论为数控机床进给伺服系统的稳定性和加工精度的提高提供了研究基础。     

数控机床加工精度分析和提高方法要求

该文探讨数控机床加工精度分析及其提高方法要求。通过列举数控机床加工实例,探讨加工过程中影响机床加工精度的因素,分析问题产生原因,并提出促进精度提高的对策。根据误差类型的不同,分别辅以误差补偿、误差建模、误差测量及误差防止措施,有效降低了误差水平。结果表明,明确数控机床加工精度问题产生原因,选取适配的误差补偿方案,能有效提升数控机床加工精度。     

超精密加工振动误差源诊断实验研究

超精密车床结构及加工过程的复杂性使得对加工精度的影响因素不能完全确定，尤其是随机性因素的影响更难确定。为此本文首先系统分析了超精密车床中影响加工精度的各项误差源，然后通过实验辨识了主要振动误差源对加工精度的影响，为减少和补偿由这些误差源引起的误差提供了依据和指导。     

试谈机床精度对机床加工精度的影响

影响机床加工精度的因素很多,如机床热变形,机床刚度,耐磨性等,我们仅在这里从机床精度对机床加工精度影响方面来研究提高机床加工精度的措施,其基本思想为：不影响、少影响、用补偿方法来消除,例如：为了加工出高圆度的工件在外圆磨床上,使死顶尖加工外圆,以使主轴回转误差不反映到工件上。再如：在精密螺纹磨床上,为提高工件螺纹的螺距误差,在机床传动链内增加误差补偿环节,以提高了工件的螺距精度。     

火炮连续射击过程中对动态误差变化的补偿方法研究

阐述了火炮在连续射击过程中，由于系统转动惯量的变化，会产生很大的负载力矩，对系统产生一系列的冲击，影响了系统的射击精度与稳定性、分析了动态误差产生的主要原因，并提出了通过对干扰力矩进行补偿来提高性能的方案．仿真结果表明了该补偿方法的有效性和可行性。     

基于最小位移的磁悬浮转子变极性LMS反馈不平衡补偿

针对高速电机磁悬浮转子受不平衡扰动时位移精度下降的问题,提出一种基于最小位移原则的变极性最小均方误差（least mean square,LMS）反馈不平衡补偿策略,通过在线辨识位移信号中的转速同频分量,引入反馈补偿来增加系统对同频分量的广义动刚度,实现不平衡补偿。利用广义根轨迹分析了引入补偿后系统的闭环稳定性,同时针对仅以负极性或正极性引入补偿后,闭环系统均存在临界转频以上或以下发散的问题,设计了通过切换引入补偿的极性来穿越临界转频,从而实现引入LMS反馈补偿后全转速范围闭环稳定。实验结果表明,该方法在全转速范围内均能大幅减小位移信号中的转速同频分量。     

大矢高凸柱面的超精密车削轨迹计算方法研究

阵列微结构光学元件广泛用于各种光束匀化场合,而常规的加工方法难以满足大矢高凸柱面阵列的精度要求.本文采用超精密车削成型法,分析了影响金刚石车削的主要因素,设计了顺序搜索法和二分搜索法寻找车削轨迹,并对比了两种方法的优缺点,结合Matlab软件用二分搜索法成功找到车削轨迹及数控程序,并在超精密车床上进行了车削实验,得到了...     

圆柱表面微结构阵列超精密车削加工技术

辊子是光学薄膜模压制造的关键零件,其圆柱表面微结构复杂,表面粗糙度要求也极高.超精密车削成形作为微结构的一种高效加工方式,其加工的可达性、伺服刀具动态特性的制约、海量微结构的加工长时一致性等是高质量辊子微结构加工所需解决的关键问题.本文以圆柱球面微结构阵列为例,从其数学描述入手,分析了刀具几何尺寸、伺服系统动态特性与微结构加工可达性之间的制约关系,并在自主研制的超精密车床和快刀伺服系统上进行了两种球面微结构的加工实验,得到了预期的微结构形貌,并对加工实验中发现的切深不一致现象给出了初步的解释.     

EFFECT OF TOOL WEAR AND TOOL SETTING ON PROFILE ACCURACY OF DIAMOND-TURNED NONFERROUS COMPONENTS

Diamond turning technology has gained great importance in high-precision optical component fabrication. The quality of machined optical surfaces is mainly affected by the machine tool's accuracy, cutting tool's quality, and dynamic machining effects. This study investigated the effects of cutting tool conditions and tool set-up error on the surface distortion. Controlled cutting tests were performed on a two-axis diamond turning machine. Spherical mirrors with preset tool offset values and tool height values were turned. The relationship among machined form accuracy, tool offset, and tool height was investigated based on experimental and analytical results. The influence of tool wear on machined surface quality was studied. Factors governing uneven wear along the cutting edge in contour machining were analyzed. A spherical surface with a form accuracy better than λ/10 was produced. Methods for minimizing the effect of tool wear are also discussed.     

单层柱面网壳强震失稳分析中考虑节点刚度影响的简化模型研究

在进行单层柱面网壳强震失稳分析时,采用能考虑球节点轴向刚度和弯曲刚度耦合的壳单元精细化模型固然好,但是壳单元模型的单元数目太多,相对于一般的梁单元简化模型的计算量是非常大的。然而,一般简化模型由于不考虑节点刚度的影响,强震下地震响应分析的结果误差又较大。因此,在简化网壳模型的基础上建立了能等效精细化网壳模型的相对简化模型,此模型在节点区域用梁单元代替空心球节点,通过减小节点区杆件的刚度,可以明显改善模型的分析精度,而且采用模型后计算量增加不大,所以此模型更适合进行此类结构的强震失稳分析。     

New method to characterize a machining system: application in turning

Many studies simulates the machining process by using a single degree of freedom spring-mass system to model the tool stiffness, or the workpiece stiffness, or the unit tool-workpiece stiffness in modelings 2D. Others impose the tool action, or use more or less complex modelings of the efforts applied by the tool taking account the tool geometry. Thus, all these models remain two-dimensional or sometimes partially three-dimensional. This paper aims at developing an experimental method allowing to determine accurately the real three-dimensional behaviour of a machining system (machine tool, cutting tool, tool-holder and associated system of force metrology six-component dynamometer). In the work-space model of machining, a new experimental procedure is implemented to determine the machining system elastic behaviour. An experimental study of machining system is presented. We propose a machining system static characterization. A decomposition in two distinct blocks of the system “Workpiece-Tool-Machine” is realized. The block Tool and the block Workpiece are studied and characterized separately by matrix stiffness and displacement (three translations and three rotations). The Castigliano’s theory allows us to calculate the total stiffness matrix and the total displacement matrix. A stiffness center point and a plan of tool tip static displacement are presented in agreement with the turning machining dynamic model and especially during the self induced vibration. These results are necessary to have a good three-dimensional machining system dynamic characterization (presented in a next paper).     

The Application of the GM(1,1) Metabolism Model to Error Data Processing of NC Machine Tools

1　IntroductionNCmachinetoolsarekeyequipmentofmoderntimesandmakesprecisionresultsingearproduction .ThecomplicatederrorsystemofarunningNCmachinetoolincludesgeometryerror,heaterrorandloaddis tortionerroretc .Thissystemisagraysystembecauseonlypartinformationisknown .Erroranalysisanddataprocessingofagraysystemistousetheknowninformationtounderstandtheerrorcharacteristic,stateanddevelopmenttogettodecision makingonitsabilitytowork .Thegraysystemtheorywasdevelopedinthe 1 980’sandiswidelyappliedinth…     

Wave theory of high-speed cutting regimes in turning of materials

A theory of high-speed cutting regimes involved in turning of materials has been developed. According to this theory, the cut layer and the blade are considered as acoustic resonators coupled via a nonlinear contact stiffness and excited by the lowest antisymmetric Lamb mode. The turning process is described in terms of a parametric oscillatory system. Using the proposed theory, it is possible to determine optimum turning regimes.     

基于Persson接触理论的转子轮盘接触刚度的计算

目前对于分布式拉杆转子轮盘接触刚度的研究较多使用的是Hertz接触理论。Hertz接触理论把轮盘间的接触等效为微观微凸体弹性半球之间的接触过于理想化,不能精确地模拟轮盘接触的实际情况;且Hertz接触理论中弹性半球接触角大于30°时计算结果就会出现很大误差。基于Persson接触理论提出一种新的接触模型,优化了分布式拉杆转子轮盘接触刚度的求解方法。     

基于并联机构的六维加速度传感器的方案设计及建模研究

提出一种新的基于并联机构的压电式六维加速度传感器的设计方案,即用并联机构充当传感器的弹性体结构,压电陶瓷同时充当传感器的敏感元件和并联机构的移动副,弹性球铰链代替传统的球面副.分别在质量块、外壳及地面上固结坐标系,基于多体系统理论推导两两之间位姿关系的解析表达式.运用牛顿-欧拉法建立系统的动力学方程,通过引入辅助角速度并用四元数来描述旋转矩阵和角速度矢量,将其转化成两个一阶常微分方程组的初值问题,并运用改进的欧拉算法进行求解,实现了六维加速度的完全解耦.针对四元数的违约问题,运用矩阵广义逆理论提出了一种有效的可重复运行的修正算法.利用建立的解耦模型及其算法对实例进行了求解,数据处理总时间小于采样点时间跨度,且理论计算值与ADAMS仿真数据吻合得很好;另外,通过试验进一步验证了设计方案的合理性以及数学模型的可靠性.