单、双丝杠驱动进给单元建模和有限元模态分析

以单、双丝杠驱动进给单元为研究对象,采用三维绘图软件Pro E建模,利用有限元分析软件ANSYS workbench对其进行模态分析,得出了单双丝杠驱动进给单元的前6阶固有频率,并对其进行了对比分析研究,研究结果表明:双丝杠驱动进给单元各阶固有频率明显高于单丝杠驱动进给单元,因而可以知道双丝杠驱动进给单元的刚度较单丝杠驱动进给单元的刚度会有明显地提升,进一步分析双丝杠间距对固有频率的影响,对于提高机床整体的动态性能具有重要指导意义。     

滚珠丝杠副系统抗共振特性分析

为了提高高速运动滚珠丝杠副系统的稳定性,避免结构共振,对滚珠丝杠副系统的模态特性进行有限元分析。探讨了螺母位置、支撑方式、工作台及两端支撑轴承对滚珠丝杠副系统模态特性的影响。最后,通过锤击法对滚珠丝杠副系统进行试验模态分析。结果表明:不同的需求场合需选择不同的支撑方式。工作台质量以及轴承的轴向刚度均影响进给系统的轴向变形模态,而轴承的径向刚度主要影响进给系统的弯曲变形模态,且试验结果与计算结果基本一致,本模型能较好地表征系统的动力学特性。     

基于Ritz级数双驱动系统动态特性分析

滚珠丝杠作为数控机床的重要传动部件,由于柔性体滚珠丝杠的刚度分布和惯性,工作台在导轨的位置变化引起共振频率是变化的。其中工作台位于丝杠中间位置是最薄弱的环节,引起系统的共振会影响工件的加工精度。文章以"宏宏双驱动"机构为研究对象,建立双驱动系统的力学模型。根据动力学理论建立系统的动能和势能的力学方程式,建立整体系统的拉格朗日函数式,利用Ritz级数展开法对滚珠丝杠部分进行展开,得到系统的刚度矩阵和质量矩阵,并利用Matlab对系统进行了仿真。结果表明:利用Ritz级数离散的柔性体滚珠丝杠的建模分析的双驱动系统的可行性,并得到系统的前三阶固有频率。     

车铣复合加工中心进给系统机械传递环节频响特性研究

通过对比分析进给系统参数对低阶模态的影响,对系统参数进行了优化,并通过模态试验对仿真计算结果和参数优化效果进行了验证。研究表明：选用高刚度的丝杠紧轴承、较大直径和节距的丝杠、较大螺母刚度与大直径和大节距的丝杠配合,均可以提高系统的一阶固有频率,其中丝杠紧轴承一侧的刚度对于提高系统一阶固有频率的影响最显著。     

坡口机床进给丝杠副刚度计算

坡口机床进给系统中自激振动是制约加工效率的主要原因,有很大一部分振动来源于进给丝杠副。应用机床动力学理论建立进给系统自激振动力学模型并进行理论分析,计算不同支承方式下丝杠轴向刚度和螺母结构刚度,提出采用两端固定支承和双螺母的结构,可有效提高刚度、抑制振动现象发生。     

不同支撑方式丝杠刚度的变化规律研究

滚珠丝杠螺母传动机构是机床的进给传动部件,其轴向刚度直接影响机床的定位精度.应用变形协调原理给出不同支撑方式滚珠丝杠螺母传动机构轴向刚度的计算方法.计算结果表明:两端固定支撑的丝杠的轴向刚度随长度按抛物线规律变化,其变形最大值在丝杠的中点;与一端固定的支撑方式相比,其轴向变形最大值小,轴向刚度大.     

空心滚珠丝杠在数控机床伺服进给系统中的应用

针对数控机床主轴和伺服传动系统的热误差阻碍进一步提高机床定位精度的问题,对数控机床伺服进给系统的热变形作了深入研究。结果表明:螺母摩擦和轴承摩擦是滚珠丝杠伺服进给系统的主要热源,其摩擦热量与滚珠丝杠转速及轴向载荷几乎成正比;采用空心丝杠和空心螺母有效抑制了滚珠丝杠在高速进给时的热变形量,减小伺服进给系统的稳态误差。     

基于热阻网络法的一种新型双驱动进给系统热动态特性研究

设计了一种新型的微量进给机构,以"螺母旋转式滚珠丝杠副"为主要传动部件,丝杠和螺母分别由两个电机驱动并同向旋转,其运动合成微量进给,研究在不同电机速度组合下该新型微量进给机构的温度场及丝杠热伸长变化情况。基于传热学理论以双驱动进给系统为研究对象,利用热网络法建立该系统的热平衡方程组,获得温度场分布模型,结合机械热变形理论,用所建立的温度场模型预测双驱动滚珠丝杠的轴向热误差。得到双驱动微量进给机构随螺母、丝杠速度变化的温度场及丝杠热伸长模型,并通过实验验证了所建立模型的准确性。     

基于LabVIEW的精密数控机床进给系统实验台的构建

针对数控机床进给系统进给运动中产生的振动直接影响数控机床的定位精度和加工精度,导致故障率升高等问题,构建了基于Lab VIEW的数控机床进给系统实验台。采用交流伺服电机作为动力源,用滚珠丝杠螺母副、滚动直线导轨等构成其传动部分,使用脉冲式运动控制卡作为上位机,用Lab VIEW软件实现对电机的驱动与控制。实验结果表明,实验台实现了对刀架的速度、行程的精确控制,为后期数控机床进给系统的实验分析打下了基础。     

大型螺纹旋风铣床主传动系统轴向刚度的分析与研究

文章以大型螺纹旋风铣床的主传动系统为对象,并运用赫兹接触模型及相关理论,研究了主传动系统中丝杠螺母轴向接触刚度和支承轴承的轴向刚度与轴向负载的关系、丝杠轴及丝杠的扭转等效轴向刚度与负载作用位置的关系,并使用贡献比来评价主传动系统各组成部分对系统整体刚度的影响。计算结果表明:主传动系统整体刚度随轴向负载增加呈非线性增加,在丝杠中间处时系统整体轴向刚度值最小,且整体轴向刚度主要取决于轴承轴向刚度和丝杠轴的轴向刚度。其中,轴承刚度贡献比最大,为65%以上,丝杠轴的轴向刚度贡献比小于31%,而丝杠螺母接触和丝杠扭转引起的轴向刚度的贡献比非常小。因此提高轴承轴向刚度是提高大型螺纹旋风铣床主传动系统刚度的关键。     

特性参数对进给系统工作台扭转-纵向振动的影响分析

以数控机床进给系统为研究对象,运用第二类拉格朗日方程理论建立了系统扭转-纵向的耦合动力学模型,并利用四阶龙格-库塔法对方程进行了数值求解。采用等倍数法增加各参数值,进而求取了不同参数下的工作台速度最大振动幅值。在此基础上,分析了丝杠与螺母结合部轴向刚度、联轴器刚度、轴承刚度三个因素对进给系统工作台轴向振动的影响,并分析了在变导程下增加结合部等效扭转刚度对工作台扭转振动的影响。研究结果表明,随轴向刚度的增加工作台轴向振动幅值都呈减弱的趋势,螺母结合部轴向刚度是影响工作台轴向振动最大的因素,联轴器刚度是影响最小的因素。导程越大,工作台扭转振动幅值越大,等效扭转刚度对工作台扭转振动的影响率越明显。为进给系统的研究提供了理论参考,并为机床减振和结构优化提供理论依据。     

滚珠丝杠副抗共振可靠性的有限元分析

考虑到轴承刚度的影响,分别计算分析了在刚性支承和弹性支承下的临界转速,利用有限元方法分析计算了轴承刚度对于滚珠丝杠副的动力学特性和抗共振模糊可靠度的影响.结果表明,采用弹性支承时,滚珠丝杠副的第一阶固有频率明显下降;径向刚度主要影响滚珠丝杠副的弯曲模态,而轴向支承刚度主要影响轴向振动;随着径向支承刚度的增加滚珠丝杠副的杭共振模糊可靠度增大.     

基于滚珠丝杠传动的机床进给系统建模与分析

为了研究机床进给系统的动态特性,提升摩擦力影响下的运动控制效果,建立机床进给系统动力学模型与机电耦合仿真模型。定义基于赫兹接触理论与吉村允效法的部件结合部刚度,通过控制变量法分析进给系统一阶固有频率的影响因素,利用有限元软件对动力学模型进行验证,解释误差出现的原因。并利用PID控制加前馈控制对比分析有无摩擦补偿下的运动控制效果。结果表明：工作台质量和位置以及丝杠螺母副刚度变化对进给系统一阶固有频率影响显著;加入的前馈补偿能够有效消除因黏性摩擦产生的“平顶”、“死区”不良现象。     

直驱型高速数控机床进给系统设计分析及实验

为克服传统机床"旋转电机+滚珠丝杠"进给传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、易磨损等问题,利用永磁直线同步电机(PMLSM)设计了一种直线电机驱动高速数控机床进给系统。从理论上分析了系统机械结构对动态特性的影响,在此基础上,对最大切削力工况下的进给系统主体结构进行了刚度、强度以及模态分析,最后,实验测试了进给系统的位置精度及动平衡精度。结果表明,该进给系统结构变形量小于0.01mm,最大应力为5.7MPa,且在低阶频率范围内,主动避开1、2、5、6阶加工激振频率可使进给系统具有较高的抗振特性,同时该系统的位置精度、平衡精度均在设计指标内,有效的保证了进给系统主体结构的动态精度及稳定性。     

2(3PUS+S)型并联机构驱动部件刚度特性分析

针对2(3PUS+S)型并联机构进给驱动部件,提出并研究了对其刚度分析的新思路和方法,该并联机构以直线模组作为驱动部件,整体刚度主要由滚珠丝杠的刚度、滚珠丝杠副的刚度以及支承轴承的刚度这三大部分组成。计算时先将系统进行简化,同时考虑到滚珠丝杠副在工作状态下滚珠和滚道在面接触点处的弹性变形,以及滚珠丝杠副和支承轴承中结合部的变形,结合理论力学和赫兹接触理论相关理论知识,对滚珠丝杠刚度、滚珠丝杠副轴向刚度以及支撑轴承轴向刚度分别推导求取,最终整合得到整个系统的刚度。此方法概念明确,计算简便,研究结果对此并联机构稳定工作以及动态性能的优化提供了依据。     

止推轴承对滚珠丝杠伺服控制系统带宽的影响

针对伺服驱动系统受滚珠丝杠轴向及扭转共振影响的缺点,提出一种新的滚珠丝杠进给控制系统的设计方法,通过降低止推轴承刚度以承担驱动过程中较大的轴向载荷,同时并联具有较大阻尼系数的阻尼减震器来提高整体系统的动态刚度。通过实验进行验证,证明了该方法能够增大伺服控制系统带宽,同时为滚珠丝杠驱动系统设计理想的阻尼减震器提供了基础。     

直线电机进给驱动技术在数控机床上的应用

简述了直线电机工作原理及其驱动技术,并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床"旋转伺服电机+滚珠丝杠"的传动方式对比具有的巨大优势.介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例,指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向.     

含虚拟材料结合部的高速滚珠丝杠进给系统动态特性分析

为了构建精确的滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型,提出基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型参数的方法。采用分形理论建立滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料参数解析模型,得到结合部虚拟材料参数的初步优化区间。基于多目标优化方法,获得滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型的参数,并通过试验对此参数获取方法进行了验证。分析结果表明:滚珠丝杠进给系统的振动模态会随工作台位置的变化而改变,主要因为工作台位置变化会改变伺服电机输出轴和工作台之间丝杠的长度,从而影响系统的刚度。     

中走丝线切割机床工作台进给系统设计方案的研究

在采用滚动直线导轨的基础上,对中走丝线切割机床DK7732的工作台进给系统进行了设计。根据机床工作台速度从静止加速至快速移动速度,为满足工作台性能的要求,对工作台进给系统电机转速、驱动扭矩、惯量匹配作了详细的计算。另外,对工作台滚珠丝杠螺母进给传动系统结构进行了设计和分析。     

提高数控机床滚珠丝杠进给系统机械刚度的措施

现代数控机床要求其进给系统在较高进给速度下具有很好的定位精度和较高的速度适应能力,这就要求进给系统要有较高的刚度。文章分析了影响数控机床滚珠丝杠进给系统刚度的主要因素,提出了提高进给系统刚度的技术措施。