高精度拉床动特性分析与结构优化研究

针对动载荷导致拉床加工精度降低的问题,在确定拉床结构的自振频率和相应振型基础上,对其结构进行了优化设计,提高了结构系统的动力学性能,从而提高了拉床加工精度。首先构建了该拉床的数字化仿真设计模型,得出了拉床的主要阶模态和瞬态响应,瞬态响应选取选择拉床上3个典型位置(床台顶部、主溜板顶端、液压缸顶端)进行了计算,并主要计算了在拉削时由于冲击载荷的作用而产生的加速度瞬态响应;根据模态分析和瞬态分析结果,选取均匀法对拉床结构进行了拓扑优化设计,优化时设置了5项结构拓扑优化指标,最终得到了拉床的综合结构优化设计方案;在此基础上,搭建了优化后的拉床原型系统及实验测试平台,并对该拉床进行了实验测试。测试及研究结果表明:优化后拉床质量减轻了15%,拉削点的位移从0. 168 mm降低至0. 152 mm,位移量减少了10%,提高了加工精度。     

液压拉床双缸IPSO-PID伺服同步驱动控制研究

针对单缸驱动液压拉床存在刀架溜板同步性能较低的问题,设计了双缸电液伺服同步驱动系统,在分析刀架溜板拉削运动特性的基础上建立了系统的非线性模型;根据系统跟踪性能和同步性能指标要求,引入改进型粒子群优化算法(IPSO),提出了类似经典PID控制器结构的IPSO-PID伺服同步控制策略。在液压拉床上的实际应用结果表明,该控制策略比常规PID同步控制策略具有更好的跟踪性能和同步驱动性能,可以较好地解决双缸液压拉床的同步驱动问题。     

新型立式内拉床护送机构的设计与研究

针对传统立式内拉床护送机构存在的问题,设计了一种新型的内拉床护送机构.护送机构与主溜板采用活联接的方法,在护送过程中使护送机构与主溜板融为一体,并在护送结束后挂停在床身上.与老式护送机构相比,具有安全可靠,拉削稳定,制造成本低等优点,适合在各种下拉式内拉床中使用.     

拉床主溜板双轴同步驱动仿真系统开发及应用

为给高精度伺服拉床同步驱动系统控制策略的研究提供分析手段,基于Matlab仿真软件建立了拉床主溜板双丝杠双伺服电机同步驱动系统的机电一体化仿真系统模型,模型由双轴同步控制器、永磁交流伺服系统、机械执行机构3部分组成。双轴同步控制器同时引入并联、串联和交叉反馈三种运行模式;永磁交流伺服系统设计了两个永磁交流伺服驱动器和两个永磁交流伺服电机的组合方式,其中两个永磁交流伺服驱动器均采用位置/速度/电流的三环构架进行设计;机械执行机构采用双丝杠主溜板耦合传动机构。基于该模型进行了同步驱动的性能分析,分析结果表明,在两边受力不平衡的情况下,采用并联/串联控制运行模式的同步驱动系统的同步性较差,不适用于同步精度要求较高的场合;采用交叉反馈控制运行模式的同步驱动系统的同步性较好,较适用于加工精度较高的大吨位高效率拉床。     

基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统

目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。     

基于扰动补偿算法的拉床主溜板双伺服同步驱动控制策略

阐述电伺服拉床的机电一体化系统结构,介绍拉床工作台的双伺服同步驱动系统及双滚珠丝杠机械传动机构。为提高拉削过程负载断续变化时主溜板同步运行的精度,从提高单轴伺服系统本身抑制负载扰动性能的角度出发,设计基于扰动辨识和补偿机理的自校正算法,重点分析其原理。基于该自校正算法设计并实现了双轴同步驱动的控制策略,该控制策略具有简单可靠易实现的特点。以一台20 t的伺服拉床为研究对象,分别在两主溜板耦合和不耦合且受力不平衡的情况下对控制策略的同步性能进行了多种吨位的加工测试,试验结果显示该扰动补偿算法是有效的,基于该扰动算法的同步控制策略具有很好的同步精度,这给双滚珠丝杠伺服同步控制系统的应用提供了很好的理论参考和试验数据。     

加工大型阀门内花键孔的拉床设计

针对直径为2~3.01 m的大型阀门内花键孔的加工,研发设计了一台重型立式内拉床。利用ANSYS软件对床身、溜板、工作台等关键部件进行有限元模拟分析,通过对比优化筋板的结构,有效解决了重型拉床的振动问题。     

基于灵敏度分析的五面加工中心床身结构优化设计

机床床身是机床的重要部件,它起着支撑立柱、工作台等部件的作用,其性能的好坏直接影响到机床的加工精度。在对HX7910五面加工中心床身结构动态优化设计过程中,建立HX7910五面加工中心床身的有限元模型,分析了其前六阶模态。根据分析结果确定筋板为优化对象,采用灵敏度优化法首先对床身内部筋板结构参数进行动态灵敏度分析。在灵敏度分析基础上,进行结构优化设计,得到了较优的结构参数,提高了加工中心床身的动态特性,从而提高床身的性能。     

利用车床床身改装拉床

本文介绍一种利用废车床床身（Ｃ６２０－ＣＡ６１４０）改装的结构简单、制造容易、使用方便的拉床，该拉床可解决高精孔、花键孔、键槽的加工问题，生产实践证明效果良好。１主要结构如图１所示，该拉床主要由床身、蜗轮减速箱（或油缸）、丝杠、固定支板、溜板、调心套...     

基于等效静态载荷法的机床溜板箱结构优化

高速高精密机床要求运动部件在满足一定的自振频率及静刚度的前提下尽量降低质量,以提高机床的加工精度与加工效率,减小驱动功率,降低机床的能耗。文中以某型号锥齿轮磨齿机溜板箱为研究对象,采用分层优化方法对结构进行轻量化设计。首先采用等效静态载荷法,以结构静刚度最大为优化目标,设计结构的筋板最优布局;然后再用尺寸优化方法,以溜板箱的质量为优化目标,约束溜板箱的自振频率,以筋板的厚度为设计变量进行优化设计。与原模型相比,优化后的溜板箱质量减少了3.4%,而1阶固有频率增加了30.8%,结构静刚度基本不变。研究表明,采用提出的分层优化方法,综合应用结构拓扑优化和尺寸优化技术,可得到具有良好动静态性能的轻量化运动部件结构。     

高速拉床突变负载工况的液压冲击仿真分析

高速拉削因能够得到较高的表面质量而逐渐在制造工艺中得到重用。拉削开始和结束时,拉削力是突变载荷,必然会对高速拉床的高压大流量液压系统造成压力冲击,引起速度波动,进而影响拉削的尺寸精度和表面质量。基于拉床负载特性,利用AMESim软件对高速拉床液压系统的拉削过程进行仿真,分析了高速拉床在突变负载工况下,液压缸进油腔的压力变化和主溜板速度及加速度的变化,并根据仿真结果改进液压系统。结果表明:在液压缸的进油腔放置低压蓄能器能有效降低系统启动时的压力冲击;利用突变负载反馈PID控制,可以有效降低拉削开始和结束时的压力冲击和速度波动。     

基于ANSYS的定梁龙门机床横梁静力学特性分析及结构优化

横梁是龙门机床的主要承力部件,其结构和静、动态力学特性直接影响机床的加工精度。为分析其结构设计是否满足机床的精度要求,以及筋板结构和布局形式对其静态特性的影响,文中应用有限元分析方法,针对某型定梁龙门机床横梁进行静力学特性分析,计算了其最大静变形和最大静应力,分析了结构设计上的薄弱环节,然后对其内部筋板的结构和布局形式进行了优化设计和分析对比。结果表明,优化后横梁的静刚度提高了12.89%,最大静应力降低了18.01%,显著改善了横梁的静力学特性。     

辗环机主轴的动态特性分析

在集中质量模型的基础上，运用传递矩阵法对辗环机的主轴进行数学建模。编制了辗环机主轴部件动态特性分析的计算机程序，求出各阶固有频率及其主振型。结果表明，主轴部件的结构参数对主轴动态特性有显著影响，根据分析结果提出改进措施和优化方案。     

面向机床行业的信息化解决方案（上）——艾克斯特的CAD／PDM解决方案

金属切削机床包括车床、铣床、镗床、磨床、拉床等，一般由床身、箱体、工作台等组成。例如．车床由主轴箱、进给箱、溜板箱、溜板刀架、尾架、床身组成．镗床由床身、立柱、箱体、工作台等组成。数控机床与普通机床相比．传动系统相对简单，但增加了更安全的防护系统：同时增加了数控系统，以及相关的装置，如滚珠丝杆、润滑系统等。     

面向机床行业的CAD／PDM解决方案

一、机床产品结构描述 金属切削机床包括车床、铣床、镗床、磨床、拉床等，一般由床身、箱体、工作台等组成。例如，车床由主轴箱、进给箱、溜板箱、溜板刀架、尾架、床身组成，镗床由床身、立柱、箱体、工作台等组成。数控机床与普通机床相比，传动系统相对简单，但增加了更安全的防护系统；同时增加了数控系统，以及相关的装置，如滚珠丝杠、润滑系统等。     

立式加工中心主轴箱设计及特性研究

主轴箱是高速立式加工中心关键部件,其静刚度、动态特性对加工中心的加工精度与平稳性具有重要影响。以DVG850高速立式加工中心主轴箱为研究对象,建立了主轴箱四种不同结构的几何模型设计方案,利用有限元仿真软件对主轴箱静力学、模态及谐响应进行了仿真计算,得到了主轴箱静刚度、固有频率、振型及激励频率下的共振区域。通过对有限元仿真云图与数据进行比较分析,可知方案二为最佳筋板结构布局设计,表明该研究方法可对提高主轴箱结构固有频率,增加结构刚度,避免发生共振提供依据,为其他机床主轴箱结构设计与优化改进提供理论依据,缩短了设计周期。     

光刻机主基板的动态特性分析及优化

利用有限元分析理论和模态分析理论，分析了高分辨光刻机主基板的动态特性，分析结果表明主基板结构设计合理。结合模态试验，验证了主基板有限元模型的正确性。利用该有限元模型，进行了灵敏度分析，还进一步实现了主基板结构的优化设计。     

基于ANSYS的主轴箱优化设计

以数控加工中心主轴箱为研究对象,利用SolidWorks建立三维模型,并用ANSYS分析主轴箱在最恶劣工况下的受力情况。对主轴箱进行模态分析,提取了前四阶固有频率及振型图。根据静动态特性分析结果,结合主轴箱几个关键尺寸对结构静刚度和重量的影响,进行了优化。对优化后的主轴箱进行了静动态特性有限元分析,主轴箱重量减少了39.8 kg,变形和应力也得到了降低,前四阶固有频率大幅提高。优化后的主轴箱静动态特性都得到了显著提高。     

采用灰色关联—层次分析法的机床横梁优化设计

机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色关联—层次分析法对不同筋板厚度的横梁进行分析与数据处理,最终获得最优方案。结果表明,横梁"井"型筋板结构设计,上导轨支撑筋板倾斜55°,筋板厚度15mm为最优方案,优化后横梁质量减轻了751kg,形变量减少了3.6%,一阶固有频率增加了3.5%,优化设计效果明显,为机床其它零部件的设计提供了方法参考。     

拉床自动刀夹头的改进

拉床自动刀夹头的结构如图1.其中卡爪是必须根据拉刀柄部规格和类型(圆拉刀柄部或键槽拉刀柄部)来更换的。过去卡爪的更换操作过程是:先把刀夹头体从拉床主溜板上旋出来,再旋开罩杆接头,使弹簧放松,再推开套筒,然后从刀夹头体的月形槽中更换卡爪。换好后把套筒推上,压住卡爪,旋紧罩杆接头,再重新把刀夹头体旋入主溜板。这样,由于螺纹长,罩杆接头还受弹簧的作用力,使得操作过程费力费时,螺纹也容易磨损。现在我们在套筒上开月形槽。槽的轴向位置与刀夹头体的月形槽位置相对应。槽的尺寸大小是能让卡爪方便地通过。如图2是L6120型拉床自动夹头的套