基于斜置锥台的五轴数控机床加工精度预测技术

为缩短基于斜置锥台评价五轴联动加工精度的时间和降低评价的费用,用多轴机床误差理论研究了基于锥台的五轴机床联动加工精度预测,提出了一种新的五轴机床加工精度评价方法.该方法利用齐次坐标变换理论建立斜置锥台的五轴加工运动误差模型,在计算机辅助制造(CAM)软件上进行斜置锥台的仿真加工得到斜置锥台刀侧铣削的数控(NC)代码,并...     

五轴联动精密微铣削机床试验模态分析

五轴联动精密微铣削机床的结构性能直接影响精密三维微小零件的加工质量,为研究其结构性能,应用试验模态分析技术对五轴联动精密微铣削机床进行结构分析。采用单点激励多点响应的方法进行锤击试验,建立传递函数,经分析处理得出机床固有频率、阻尼比与振型等动态特性参数,并对识别的参数进行模态置信矩阵(MAC)校验。试验得到机床前三阶固有频率为102.44,133.97,154.86 Hz,对应阻尼比为3.27%、4.94%、2.14%;试验结果证明该五轴精密微铣削机床结构布局合理,机床固有频率有效避开微切削加工的激振频率,通过振型分析可找出机床结构薄弱环节,并提出优化建议。试验验证应用试验模态分析技术对机床动态特性分析方法的有效性。     

螺纹的数控铣削加工

螺纹的铣削加工技术的应用，使得螺纹的加工在加工效率、加工精度、加工成本等方面有了很大的提高，本文就一般三轴联动机床的铣削做了一点探讨。     

基于工件面形精度的超精密机床误差建模与分析

在影响超精密加工工件面形精度的诸多因素中,机床的空间几何误差与运动误差往往占主要作用.在本单位一台新型超精密加工试验台的加工试验中,出现了较大的面形误差.为了辨识影响工件面形精度的主要误差,首先将机器人运动学理论与多体系统运动学理论相结合,建立新型超精密加工试验台的实际运动模型;其次,定量分析各个误差,如对刀误差、两轴不平行度误差和摆动中心定位误差等对工件面形精度的影响,得到工件面形精度(波峰-波谷值)随不同误差的变化规律;最后进行加工试验,并用PG I1240轮廓仪检测工件面形,将实际加工工件的检测结果与各个误差的分析结果进行相关性分析.通过上述分析,确定试验台两轴不平行是影响工件面形精度的主要误差因素.     

五轴数控机床的空间误差建模与解耦补偿分析

针对五轴联动数控机床的位置与姿态误差补偿过程中各运动轴的误差补偿量与刀具和工件间的误差值耦合关系较为复杂的问题,在解析五轴机床运动学方程的基础上,利用多轴机床的误差运动学原理,建立了用各运动轴坐标系变换矩阵描述的机床误差模型.基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动轴的位置与方向的...     

基于机床体误差模型的加工面形误差预测

零件面形精度满足要求是超精密装备实现其关键功能的重要保证.影响工件加工面形精度的因素很多,机床体误差是其中最关键的因素.通过构建机床误差元与加工面形误差之间的直接关系来进行面形误差预测研究.提出了一种基于机床体误差模型的频域多尺度面形误差预测方法,该方法可结合机床体误差模型、工艺参数、加工轨迹等进行频域多尺度面形误差预测,可为加工路径规划、机床设计等提供理论参考,从而提高加工精度.进行了低频PV面形误差预测的实例研究,采用的机床为一台五轴联动超精密机床,加工表面为凹形截圆锥台锥面.通过实验与理论分别获得PV面形误差,其相对误差为17.3%,证明基于机床体误差模型的低频PV面形误差预测是可行的.     

高速加工机械的新设计方案

目前，在机床领域中激光加工和高速切削决定了加工机械新的结构型式。在加工速度高达1m/s的同时又要保持高的轨迹精度．这要求各机床轴具有相应的加速能力。若需按此要求生产出价格尚能为用户接受的机床，则必须有设计机床的新方法。鉴于激光机床今后将成为高速加工机械的一个主要领域，本文提出几个方案，说明如何能从上述角度出发对激光机床进行经济上合理的设计。     

涡旋体的两种加工方法探讨

涡旋体的加工可以利用数控机床Ｘ轴与Ｙ轴的联动或Ｘ轴与Ｃ轴的联动完成。本文分别利用这两种方法在数控机床上加工动盘的涡旋体，通过对型线误差的检测及分析，结果表明ＸＹ法的型线加工精度低于ＸＣ法的加工精度，主要原因是机床丝杠的反程间隙，在环或半闭环的数控机床上加工误差表现更为明显。     

管件数控火焰切割割炬轨迹建模

在对管件数控切割原理和割炬路径运动学分析的基础上,提出可满足多种类型管件加工要求的五联动数控火焰机床运动方案.用参数方程描述切割相贯曲面的空间几何关系和运动关系,提出解决焊接坡口的方法,并推导出切割过程中各运动分量的求解公式.通过应用实例验证了算法的正确性,研究成果已应用于五轴数控火焰机床数控系统的开发.     

数控凸轮轴磨床误差建模与辨识技术理论研究

以某类型数控凸轮轴磨床为研究对象,通过对其结构和运动的分析,确定了该机床共有21项误差参数。通过建立含有误差参数的相邻体坐标系运动关系模型,将机床运动体划分为"床身-工件"和"床身-刀具"两条运动链,建立了该机床的拓扑结构图,然后采用多体系统理论对该机床误差进行了建模;对各运动体分别建立了体坐标系和运动参考坐标系,结合相邻体坐标系运动关系模型求出对应的变换矩阵,提出了有误差影响情况下实现精密加工约束条件方程为P_w=P_t,并对该方程进行了求解;建立了凸轮轴磨削加工时X-C轴联动的数学模型,求出了磨削点在工件坐标系和刀具坐标系中的坐标。对影响凸轮轴加工的15项误差参数使用球杆仪采用3种测量方式进行了辨识,这为机床误差补偿的研究提供了必要条件。     

基于虚拟总轴的制袋机多轴同步控制系统设计

目的为了提高制袋产品质量及同步控制精度,实现产品技术升级,设计一种基于虚拟总轴的多轴同步控制系统。方法以三边封制袋机为研究对象,介绍其工艺流程及工作原理,搭建其运动控制系统拓扑结构,基于虚拟总轴同步控制策略,详细分析制袋机多轴同步控制基本原理,设计一种浮辊补偿算法,给出软件设计方法,并通过实际运行采集实验数据进行验证。结果该控制系统可以满足制袋机的运动控制要求,补偿相邻两轴间的同步误差,使得制袋系统两牵引轴间同步误差控制在0.3%左右。结论引入该策略的同步控制系统具有良好的同步性与稳定性,提高了制袋质量、精度和效率,降低次品率,较好地满足了制袋机裁切精度要求。     

机床直线轴重复定位精度三维评价方法研究

重复定位精度是机床的一个重要性能指标，会直接影响加工产品的质量一致性。现有以直线轴运动方向的位置偏差作为评价指标的一维评价方法已经不适用于精密机床重复定位精度的评价。为了更全面地评价机床直线轴重复定位精度，提出了机床直线轴重复定位精度的三维评价方法，以球概率误差半径作为评价指标，将一维定位评价扩展到三维空间评价。首先，以卧式加工机床为例，通过齐次坐标变换建立了运动件单轴和机床的重复定位精度的数学模型，对现有一维评价方法的局限性进行分析。其次，基于卡方分布的性质，对球概率误差半径的计算过程进行简化。最后，通过简化的球概率误差半径计算方法对机床直线轴重复定位精度进行评价。以精密卧式机床的工作台为研究对象，通过实验对一维评价方法和三维评价方法进行了对比，结果表明，以球概率误差半径为评价指标的三维评价结果与定位点空间分布的离散程度基本一致。采用三维评价方法可以使机床重复定位精度的评价更加全面，可为机床整体性能的提升提供更可靠的理论指导。     

基于虚轴机床的检测系统设计

 为满足现代制造对检测过程高精度、自动化、柔性化及100%在线检测的需要,基于最新研制的三杆五自由度虚轴机床,设计了一个检测系统.介绍了虚轴机床检测装置的结构和特点,以及检测装置的运动控制模型和数控系统组成.分析了检测系统软件设计的主要内容,利用商品化CAM软件进行检测轨迹规划,以G代码格式文件提交检测作业要求,并根据运动控制卡的要求编写检测过程控制及G代码指令解释程序,实现了检测系统的控制.为充分利用虚轴机床的优点,拓展虚轴机床的应用,适应新的需求,对新的检测系统进行了有意义的探索.     

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。     

Machining and metrology systems for free-form laser printer mirrors

A major challenge in optics is to make optical components like mirrors and lenses smaller and cheaper. This is achieved by designing optical components that have conformal or free-form shapes. A free-form optic is defined as one that is not symmetrical about any axis. These highly demanding requirements are met by single point diamond machining in rigid ultra precision machine tools.     

CK6163型数控机床主传动系统设计

CK6163属于经济型中档精度机床,其品种、用途、性能和结构都是普通型车床所共有的,通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。数控车床的主传动系统的设计包括主轴电机、传动系统与主轴组件,与普通机床相比,结构简单。计算各传动副的传动比及齿轮齿数,再估算齿轮的模数和各轴的轴径,并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核,还要对箱体内的主要结构进行设计,一些零件的选型,如电磁离合器的选择等,从而完成对整个主传动系统的设计。     

WA-21M数控系统数控化改造XA5032铣床

机床数控化改造可大大提高设备的自动化能力和生产率水平,满足企业对生产设备更高的要求。通过对XA5032铣床改造方案分析和进给传动系统的设计计算,应用WA-21M数控系统,完成铣床的数控化改造。阐述了数控系统的选配原则及选配方案、伺服电机的选择与电气系统的数控化改造方案,分析了系统控制软件的组成和工作原理。机床改造后,机床精度在X,Y,Z向步进精度为0.005,0.005,0.01 mm/setp;轴向定位精度为0.015 mm;重复定位精度为0.008 mm。改造后加工精度和生产率有较大提高,改造取得成功,为提高企业数控化率提供了一条切实可行的途径。     

Design and manufacture of hybrid polymer concrete bed for high-speed CNC milling machine

To maximize the productivity of precision products such as molds and dies, machine tools should be operated at high speeds without vibration. As the operation speeds of machine tools are increased, the vibration problem has become a major constraint of manufacturing of precision products. The two important functional requirements of machine tool bed for precision machine tools are high structural stiffness and high damping, which cannot be satisfied simultaneously if conventional metallic materials are used for bed structure because conventional high stiffness metals have low damping and vice versa. This paper presents the application of hybrid polymer concrete for precision machine tool beds. The hybrid polymer concrete bed composed of welded steel structure faces and polymer concrete core was designed and manufactured for a high-speed gantry type milling machine through static and dynamic analyses using finite element method. The developed hybrid machine tool bed showed good damping characteristics over wide range of frequency (η = 2.93–5.69%) and was stable during high speed machining process when the spindle angular speed and acceleration of slide were 35,000 rpm and 30 m/s², respectively.     

回转运动坐标定位精度的检测与误差补偿模型

在对回转运动坐标定位精度的干涉测量原理和方法进行深入研究的基础上,采用激光干涉法检测混联机床C轴的定位精度和重复定位精度,并做出了基于测量数据的混联机床C轴单向均位偏差特性曲线,推导出了C轴顺、逆时针旋转定位误差数学模型。利用最小二乘法拟合得到了机床回转运动坐标目标位置的均值误差补偿数学模型,提出了一种回转运动坐标定位精度的激光干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法。     

精密雕刻技术在复杂曲面模具加工中的应用

研究了精密雕刻技术在复杂曲面模具加工中的优势,采用非标准小刀具使精雕机床能够实现在加工中心、数控铣上无法完成的小尺寸加工.提出将精密雕刻技术应用于复杂曲面模具的加工,完成复杂曲面细小特征的加工,从而提高模具加工的速度,加快新产品开发的进度,降低开发成本,实现模具的快速制造,改变了传统的仅依靠数控铣床、加工中心进行模具制...