导轨速度对静压导轨承载性能的影响

竖直液体静压导轨是纳米数控精密加工机床关键装备,机床静压导轨的运动速度不仅对零件加工精度有影响,也对导轨油膜承载性能有影响。因此确定机床导轨最佳工作速度就十分有必要。以纳米曲面磨床静压导轨油膜为例,通过Fluent流体仿真,对导轨运动速度与油膜最高压力、最低压力、油膜承载力定量的研究得到:在相对静止状态下,油腔压力场呈对称分布;导轨的运动速度增加,会产生油膜承载的不平衡性;验证了油膜负压对导轨承载性能影响很小,可以忽略;提出了纳米数控磨床的最佳静压导轨运动速度范围为0~0.1 m/s及0.3~0.5 m/s;在该工作速度范围内导轨的承载性能较好。研究结果为精密机床闭式静压导轨的工作参数选定提供了一定的依据。     

重型数控龙门镗铣床工作台导轨结构分析与应用实例

针对重型数控龙门镗铣床工作台承载状况,分析滚滑复合导轨和静压导轨的特性,确定该机床工作台导轨结构方案,并在分析工作台载荷的基础上对液体静压导轨进行设计计算。经测试检验和实际应用:设计的导轨完全满足工作台精度和性能参数要求。     

面向自适应控制的油膜厚度动力学建模与分析

实现数控机床自适应控制的前提条件是有相关的动力学模型。建立带有载荷、温度等非线性因素的油膜厚度动力学模型是实现重型精密数控机床垂直位移自适应控制的关键。针对没有适用于静压导轨油膜厚度的自适应控制模型,基于Navier-Stokes方程,提出了静压导轨油膜厚度的非线性动力学模型及其简化模型,两者都可用于自适应控制。该模型能体现导轨承受负载变化与油膜厚度变化关系,并包含油膜厚度变化的速度和加速度项,适用于精密液体静压数控设备。经过Simulink tools工具仿真模拟,精度达到10~(-4)的数量级,验证了非线性模型和近似模型的准确性。     

Structure Analysis and Application of Table Guideway of Heavy-duty CNC Gantry Type Boring and Milling Machine

针对重型数控龙门镗铣床工作台承载状况,分析滚滑复合导轨和静压导轨的特性,确定该机床工作台导轨结构方案,并在分析工作台载荷的基础上对液体静压导轨进行设计计算.经测试检验和实际应用:设计的导轨完全满足工作台精度和性能参数要求.     

超精密静压导轨油膜支撑特性分析

当机床静压导轨滑块偏移时,油膜间隙厚度发生了改变,从而导致了机床静压导轨不同位置油膜的承载力和刚度均发生了变化。为了研究在不同供油压力下滑块的偏移量对静压导轨液膜承载力和刚度的影响,从流体仿真角度对超精密磨床静压导轨上起支撑作用的油膜进行分析,并对导轨滑块进行模态分析。首先对超精密机床进行建模并分别对其固体区域和流体区域进行网格划分;其次通过西门子旗下的STAR CCM+软件对静压导轨液膜进行了流体分析,得到供油压力和液膜厚度对油膜承载力,刚度特性的影响规律;最后将油膜的刚度数据在ANSYS Workbench中简化为弹簧并进行模态分析,通过模态分析对超精密机床液压导轨进行识别,可以更好的掌握机床导轨性能。     

基于流固耦合的气体静压导轨侧向静态特性分析

气体静压导轨的结构变形会造成气膜的压力分布与理论模型存在明显偏差，从而影响了其静态特性。研究建立了气体静压导轨的流固耦合模型，分析了导轨两侧气膜压力分布与结构变形的关系；此外，通过双向流固耦合仿真，得到了在不同位置外力作用下气体静压导轨的承载能力和位移的关系，以及导轨变形情况和位移的关系，分析了不同位移下导轨变形与承载力的关系。最终通过实验对流固耦合仿真数据进行了验证，得出流固耦合仿真数据与实验结果较为吻合，在不同位置的外力作用下的气体静压导轨的静态特性相差较大。     

精冲机静压导轨的油膜刚度设计及控制

根据精冲机滑块的高精度导向要求,选择精冲液压机滑块导向形式为静压导轨结构,设计精冲液压机滑块导向机构,由左右2副对称导轨组成,每副导轨又各设置2个主油垫和2个副油垫,以此增加油膜的强度和刚度,并计算静压导轨承载能力及油膜刚度,研究静压导轨油膜厚度控制方式。     

提高重型立车承载能力的液压系统改造设计与应用

针对重型立式车床提高承载能力改造项目需求,根据先期静压导轨设计确定的参数,进行了较为详细的供、回油系统改造设计及安全保护装置设计。根据改造完成后进行的静态实验和运转实验情况及测定的数据,重点进行了机床工作情况分析,可为重型立车液压系统设计提供参考。     

超精密定位工作台静压导轨静态特性及流场仿真分析

研究超精密液体静压定位工作台中的液体静压导轨静态特性问题。根据流体润滑理论及雷诺方程,构建了导轨油膜压力的数学物理模型,运用有限元方法求解静压导轨的各项静态特性参数,如导轨的承载能力、静刚度、流量等。运用三维造型软件Solid Works和CFD软件FLUENT,从结构三维造型设计和内部三维流动综合分析液体静压导轨,获得油膜压力的分布云图、曲线和油腔液压油流速分布云图,并分析不同结构设计参数和环境参数对液体静压导轨静态特性的影响。本文研究将对实际的静压导轨系统设计具有指导意义。     

液体静压导轨支承油膜的有限元分析

介绍了液体静压导轨支承的设计,并对其油膜压力分布进行了研究.根据流体润滑理论及雷诺方程,构建了导轨油膜压力的数学物理模型,提出了运用有限元法进行油膜刚度及导轨承载能力的分析与计算方法.借助非线性有限元软件Marc对一个应用实例进行了分析与计算,得到油膜压力的分布云图和曲线,求解出了油膜刚度和导轨的承载能力.计算结果表明,该方法计算结果精确,可以满足设计要求.     

基于ANSYS-FLUENT的高精密液体静压径向轴承动静态特性研究

以液体静压轴承为支撑的电主轴是高精密数控机床的一个最为关键的组成部件。静压轴承润滑油膜的压力分布、刚度和温度场的分布直接影响数控机床的加工精度。基于液体静压技术理论,对轴承的流量、静压腔压力和刚度进行数值计算。基于ANSYS-FLUENT联合仿真平台,以液体静压径向轴承的润滑油膜为研究对象,对其压力场、流场和温度场分布等进行了静态和瞬态的研究,仿真结果与数值计算结果取得了很好的一致性。分析表明,静压腔内的润滑油的压力和温度分布不会因为主轴的转速变化而发生明显的变化,而周向封油边和轴向封油边是压力和温度变化的敏感位置。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。     

基于CFD的静压转台油膜特性分析与油腔设计

针对静压转台回转运动精度不足的问题,以数控磨床的扇形液体静压转台为对象,对单个静压支承结构的位移率和设计间隙进行理论计算,得到油膜承载力与位移率和设计间隙之间的关系。对油腔内部流场进行仿真计算,得到不同油腔结构对油腔流场中承载性能产生的影响规律;根据仿真结果和转台的参数要求选取合适的油腔结构,设计了扇形静压转台;通过流固耦合分析,验证油腔设计的合理性;通过油膜刚度试验,验证了油腔设计的可行性。     

数控机床热误差建模及预测方法分析

热误差作为制约数控机床加工精度的关键因素,在重型数控机床上表现得尤为明显。以重型落地镗铣床为例,根据热误差测量试验数据,分析重型数控机床温度场特性,并基于兼顾相关系数和欧式距离的系统聚类准则,对温度测点系统进行优化,以减小温度测点间共线性。通过优化温度测点,采用多元线性回归分析,建立重型数控机床热误差预测模型。由现场试验可知,建立的热误差预测模型可将均方根误差控制在10μm以内,有效地提高了热误差预测精度。     

五轴龙门木工雕刻机关键部件设计与刚度分析

介绍了五轴龙门木工雕刻机的总体机械结构、电主轴工作原理及安装方法,该五轴木工数控雕刻机采用基于双摆动（A/C）电主轴的大型龙门式定梁定柱结构,具有加工跨距大、加工效率高、刚度高等特点,适应于批量或高精度加工。对龙门横梁等关键部件进行三维建模与CAE静刚度分析。分析结果表明所设计的五轴龙门木工数控雕刻机满足刚度要求。     

基于网络的数控机床故障预警与诊断平台设计与实现

以大型数控曲轴磨床、重型轧辊磨床和用于核电装备制造的重型数控镗铣床等为研究对象,研究了这类装备关键部件信号采集、故障诊断与预警技术,研制了现场监测与故障诊断仪,建立了这类装备的故障诊断知识库,开发了数控机床故障预警与诊断模型和数控机床故障预警与诊断平台,实现了轧辊数控磨床、数控曲轴磨床和重型数控镗铣床等机床的状态显示、故障诊断和性能预报。