基于状态的数控机床主轴可靠性评估

数控机床主轴的健康状态直接关系到加工产品的质量和企业的安全生产。根据数控机床主轴的状态监测数据,建立了一个基于多观测序列隐Markov模型的可靠性评估模型。该模型提出了Spearman权重分析方法,通过对多性能指标观测序列及设备健康状态的Spearman秩相关分析获得各性能指标的定量权重,体现了各性能指标在设备健康评价中的贡献。并利用矢量量化及加权分析将多性能观测序列转换为单观测序列,通过隐Markov模型获得设备状态变迁概率,从而实现对设备的可靠性评估。最后将上述模型应用于某型数控机床主轴的可靠性评估,模型评价结果与现场数据比较吻合,证明了该模型的有效性。     

基于拉普拉斯特征马氏距离的滚珠丝杠健康评估

滚珠丝杠的性能是影响数控机床加工精度的重要因素之一。提出一种机床滚珠丝杠的性能衰退及健康状态的评估方法,该方法结合拉普拉斯特征降维与马氏距离分析模型,建立不同健康状态下传感器信号样本点在特征空间中与健康值的非线性映射关系,从而得到滚珠丝杠性能衰退程度的量化评估。通过不同健康状态的滚珠丝杠性能试验,将该方法应用于滚珠丝杠的驱动电动机速度和转矩信号,通过对传感器信号的内蕴流形及其不同健康状态下的采样特征点在内蕴特征空间中分布相关性分析,以得到量化的性能评估结果。与常见方法所得结果相比,该模型能准确地反映滚珠丝杠的性能衰退趋势,鲁棒性更好。该方法可采用数控机床自带的传感器,无须改动机床整体结构,不影响其动态加工性能,可广泛应用于工业数控机床滚珠丝杠的在线实时健康状态评估。     

数控机床滚珠丝杠副性能退化评估技术

为准确评估滚珠丝杠副性能的退化程度,提出基于量子遗传算法和灰色神经网络的滚珠丝杠副性能退化评估方法。以CINCINNATIV5-3000加工中心的滚珠丝杠副为研究对象,设计了丝杠在线监测系统,利用动态聚类数据处理技术对采集的海量数据进行预处理,提取信号的时域、频域及时频域特征,通过主分量分析方法压缩特征数量,构建了丝杠振动信号特征向量,采用量子遗传算法优化灰色神经网络的初始化参数,将特征向量输入到灰色神经网络进行训练,进而得到丝杠性能退化模型。实践运行结果表明,所建立的丝杠性能退化模型能够有效评估数控机床的丝杠的性能,研究成果具有重要的工业推广价值。     

不同指令轨迹条件下滚珠丝杠进给系统运动精度特性研究

滚珠丝杠进给系统是高档数控机床重要部件,其运动精度决定了多轴联动加工机床的加工精度,在高速、高精度滚珠丝杠进给系统中,其指令轨迹参数是影响运动精度的重要因素。基于Simulink和Simscape搭建滚珠丝杠进给系统半物理机电耦合仿真模型,考虑不同指令轨迹参数,开展运动精度仿真及分析。结果显示,指令轨迹的位置、速度和加速度等参数对滚珠丝杠进给系统运动精度有重要影响,因此,在多轴联动加工机床中,合理规划进给系统轨迹参数对于提高其运动精度具有重要意义。     

双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触静刚度灵敏度与可靠性分析

滚珠丝杠副接触静刚度可靠性分析中存在许多不确定参数,对其不确定性建模、可靠性分析和分析参数的变化对刚度的影响等具有重要工程意义。传统的评估滚珠丝杠副静刚度可靠性时,通常假定结构参数和材料性能参数等为随机变量,但是工程实际中往往由于数据信息缺乏,很多情况难以给出分布参数的精确值。因此,将双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副有关的结构参数的误差或不确定性利用区间模型来描述,基于赫兹接触理论,建立双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触弹性变形区间模型,提出双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触变形灵敏度分析区间方法,并依据滚珠丝杠副接触静刚度失效准则,建立起双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触静刚度非概率可靠性模型。通过工程实例计算,评估了其接触刚度的可靠性,分析了各结构参数及载荷的变化时滚珠丝杠副轴向接触变形的灵敏度,说明了该方法的合理性和有效性。     

航天发射场供气系统健康管理技术

针对新一代航天发射场采用全新的在线供气模式,难以有效评估单样本设备健康状态的问题,提出一种基于隐马尔可夫的设备健康状态管理与预测方法。首先,利用设备监测数据构建隐马尔可夫健康状态评估模型,通过对不同观测序列与不同观测次数下的预测准确率进行仿真,确定出最优的模型参数;其次,把实时数据代入模型,根据模型的计算结果取最小值,从而判断出设备的健康状态;最后,将当前数据与历史数据进行拟合,预测出系统的安全可靠寿命。经实际检验,该方法有效解决了单样本多状态设备的健康评估。     

数控机床滚珠丝杠副选用及安装

随着数控机床高速高精度的发展的需要,滚珠丝杠作为数控机床的主要进给功能部件之一,为确保机床传动精度,其选型及安装显得尤为重要。文章介绍数控机床滚珠丝杠副在选型及安装上一些基本方法。着重介绍滚珠丝杠副参数的选择及预拉伸安装方法,确保滚珠丝杠副在合理的温升范围内满足工作要求。     

滚珠丝杠综合误差对机床定位精度的分析

滚珠丝杠作为数控机床的主要传动部件,其自身精度对机床的加工误差有很大影响.综合分析滚珠丝杠的各种误差,其中占主要部分的是载重误差、螺距误差、热误差以及篮杠加工误差和几何安装误差.应用材料力学和理论阐述等方珐对上述四种误差迁项进行计算或分析,得出单项误差对滚珠丝杠精度的影响程度.最后将各项误差进行整合得到丝杠综合误差对机床定位精度的齐次变换矩阵.该矩阵中各参数在实践中均可通过仪器测量到具体数值,在半闭环的数控机床中只要将此具体的数值矩阵输入数控系统,便可以得到和全闭环的数控机床同样的加工精度.这样可以在不改变原有机床硬件的基础上,以很小的投入荻得很高的精度.     

滚珠丝杠动态特性参数识别试验台的设计

滚珠丝杠的动态特性严重影响数控机床进给系统的工作性能,为了能够准确识别滚珠丝杠进给系统的动态特性参数,基于滚珠丝杠副动态特性参数识别的力学模型,分析影响参数识别的主要因素,搭建滚珠丝杠动态特性参数识别试验测试装置,并根据有限元软件对测试装置试验台分析的结果,通过调整试验台筋板布置的密度和厚度,对试验台进行了结构优化,满足滚珠丝杠副动态特性参数识别测试装置的设计要求,有助于提高滚珠丝杠副动态特性参数识别的精度。     

滚珠丝杠螺母开合机构

目前,简易数控机床改装所用的滚珠丝杠全采用不可逆的,因而限制了普通机床的功能和灵活性。为此我们开发的滚珠丝杠螺母开合机构(见图)用于现行的简易数控机床改造上,不但可用微机通过步进电机带动滚珠丝杠驱动丝杠螺母,而且在不需数控时,可由原机床的光杠来带动拖板移动,以保持原机床的传