高速高精密立式加工中心主轴热态特性分析北大核心

主轴的热特性是影响机床加工精度的主要因素之一,文章针对某高速高精密立式加工中心主轴首先进行三维模型构建,分析其主要热源并确定热边界条件,然后采用有限元方法进行温度场和热—结构耦合分析,得到主轴温度场和热变形分布图,最后分析了冷却液流量对主轴热特性的影响。结果表明:主轴达到热平衡时,最高温升为7.9℃,总变形量为22.6μm,且当冷却液流量为4.5L/min时,主轴热特性最佳,该结果为后续的立式加工中心主轴结构优化设计及热误差补偿奠定了基础。     

加工中心主轴系统的热变形分析与有限元计算

以TH6350卧式加工中心为研究对象,构建了一套基于虚拟仪器系统的加工中心主轴系统温度场和热误差测量系统,测出了加工中心主轴系统的温度场和各项热变形.建立了基于I-DEAS的加工中心主轴系统的温度场和热变形有限元模型,计算出了主轴系统的温度场和热变形,计算结果与实测值得到了较好的吻合,研究结果为加工中心的改进设计、温度控制和误差补偿提供了理论依据.     

加工中心主轴系统的热变形分析与有限元计算

以TH6350卧式加工中心为研究对象,构建了一套基于虚拟仪器系统的加工中心主轴系统温度场和热误差测量系统,测出了加工中心主轴系统的温度场和各项热变形.建立了基于I-DEAS的加工中心主轴系统的温度场和热变形有限元模型,得到了主轴系统的温度场和热变形分布及其计算结果,计算结果与实测值得到了较好的吻合,研究结果为加工中心的改进设计、温度控制和误差补偿提供了理论依据.     

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。     

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.     

数控机床热误差补偿模型的应用

为提高机床加工精度,研究并选择最佳模型对立式加工中心主轴热误差进行补偿。以KVC650E立式加工中心为实验对象,根据秋季数据对主轴热误差建立了多元线性回归、神经网络和支持向量机模型;将同一台机床和另一台同类型机床所测得的冬季数据分别代入3种模型计算各模型补偿精度;根据3种模型的精度变化规律比较三者的精确性、鲁棒性和通用性。实验结果表明:3种模型都有各自的优势,但支持向量机模型能在不同的环境温度和机床条件下保证较高的精度,综合性能最好。     

HDBS-63高速立式加工中心主轴系统热分析

分析了主轴系统在机床中的重要性及机床误差的主要来源.设计一种立式加工中心的主轴系统,建立主轴系统三维实体模型,经简化导入有限元分析软件,利用有限元法对主轴系统进行热分析及"热--结构"耦合分析.通过不同工况的仿真结果分析,得到主轴系统的温度场分布状况和热变形状态的变化规律,为主轴系统设计提供了良好的参考依据.     

基于总线的数控系统嵌入式热误差补偿实现方法

热误差是影响机床加工精度的重要误差源。简要介绍THK6370卧式加工中心主轴热变形的测量及建模方法,详细阐述热误差补偿在基于总线的数控系统上嵌入式集成的方法,提出热误差补偿模块的软硬件设计方案,并开发补偿模块。在THK6370上进行实验验证,结果表明,加工精度提高了30%。     

模糊神经网络在精密卧式加工中心热误差的预测

为了提高精密数控机床的加工精度,减少精密机床的热误差,文章提出了模糊神经网络径向热误差的建模方法。以数控加工中心关键点的温度和主轴径向的热变形量的关系为基础,应用模糊神经网络建模法,采用精密卧式加工中心主轴径向热误差的数据,对机床主轴热误差进行建模与预报。从数控机床主轴建模试验结果分析表明,模糊神经网络预测模型能够较为精准的对机床主轴径向热误差的做出预测,在实际应用中有利于提高机床的补偿精度,对数控机床热误差补偿提供参照。     

加工中心主轴热误差建模与检测技术研究

热误差是影响高端数控机床精度的主要因素,主轴系统受热变形影响尤其显著。首先,在分析电主轴热误差因素的基础上,基于齐次变换矩阵建立电主轴热误差综合描述;进而综合采用接触式、非接触式温度场及热变形测量技术,构建主轴热误差测量方案,并结合相关系数法设置关键测温点;基于热误差描述模型及检测数据,建立电主轴热误差模型,成功开发电主轴热误差补偿系统,将加工中心运行过程中的热误差控制在3μm以内,证明了系统的有效性。     

机床热变形及热误差优化研究

为减少热变形对精密加工精度影响,对夏冬两季节机床主轴箱上温升和热变形及环境温度的影响进行了测试分析,并采用BP神经网络模型化的Volterra级数非线性系统实现热误差建模。分析结果表明：夏天环境温度受主轴箱散热影响而温度迅速升高;冬季机床散热较快,主轴箱上温升比较明显,环境温度几乎不变;同一台机床在夏季和冬季的热变形规律相似而变形量稍有不同。通过实验验证了该模型具有预测精度高的优点,为数控机床热误差实时补偿提供了参考。     

A study of pre-compensation for thermal errors of NC machine tools

Thermally-induced errors are major contributors to the overall accuracy of machine tools. In this paper, an error pre-compensation system is developed to correct the thermal errors of the spindle and lead screws. A simple gauge 1-D ball array is used to accelerate and simplify the error measurement. An auto-regressive model based on spindle rotation speed is then developed to describe the thermal errors. Using the model, the thermal errors can be predicted without measuring the temperature field of the machine tool as soon as the workpiece NC machining program is made. By correcting the program, the errors can be pre-compensated before machining. Thus the process of compensation is greatly simplified and the cost is reduced. The test results on a vertical machining center show that a 70% reduction of thermal errors has been gained after compensation.     

车削中心主轴系统热特性有限元分析的研究

以精密车削中心主轴系统为研究对象,将有限元技术应用于其主轴系统的热特性研究,在机床热分析理论基础上,计算了液体动静压轴承内外壁的温度和主轴箱体的温度,建立并分析了主轴系统的稳态温度场和主轴的变形情况,为系统热补偿提供了理论依据.     

Particular behavior of spindle thermal deformation by thermal bending

Thermally induced errors reduce the accuracy in precision machining, and a great deal of research has been presented on compensation for these errors in machine tools. However, during the transition period after commencing or stopping spindle rotation, thermal deformation behavior is very complex. In particular, the y-directional movement of the vertical machining center cannot be explained by thermal expansion alone because of the relationship between deformation and temperature. Thermal bending that is generated from the thermal gradient in the structure causes this movement. In the research described in this paper, a theoretical explanation and an experimental verification is given for the particular behavior of spindle thermal deformation. As it is not easy to map the relationship of the compensation model, separation of the steady from the non-steady state in the mapping process is strongly recommended.     

基于SSA-BP的电主轴热误差优化建模

为解决某加工中心电主轴的热误差补偿问题，建立预测精度高、鲁棒性强的热误差补偿模型。搭建实验台，利用美国雄狮回转误差分析仪采集电主轴的温度场和热误差数据。介绍麻雀搜索算法(SSA)原理、具体优化流程。采用SSA优化BP神经网络的权值和阈值，建立SSA-BP神经网络预测模型。与之前建立的BP神经网络预测模型相比，优化后预测效果更优，为电主轴热误差建模提供新的思路。     

基于CS-GMC(1,N)的数控机床全新热误差建模优化方法

为降低机床热误差对数控加工精度的影响,提高灰色模型GMC(1,N)的预测精度,将布谷鸟搜索（CS）算法引入GMC(1,N)灰色模型中,用于优化灰色模型GMC(1,N)的生成系数,构建了基于CS-GMC(1,N)的数控机床热误差预测模型。以小型三轴立式数控铣床为研究对象进行了主轴热误差实验,热误差预测性能分析结果表明：CS-GMC(1,N)模型的预测精度高于PSO-GMC(1,N)模型,为机床主轴热误差建模及后续热误差补偿提供了参考。