数控机床主轴部件变形的有限元分析

利用有限元分析方法进行优化设计,在产品设计阶段就能对主轴部件静、动态特性作出符合实际的预测,使数控机床主轴部件实现优化设计,进而提高产品一次设计成功率、缩短产品开发周期,提高数控机床产品的设计水平.     

加工中心主轴系统的热变形分析与有限元计算

以TH6350卧式加工中心为研究对象,构建了一套基于虚拟仪器系统的加工中心主轴系统温度场和热误差测量系统,测出了加工中心主轴系统的温度场和各项热变形.建立了基于I-DEAS的加工中心主轴系统的温度场和热变形有限元模型,计算出了主轴系统的温度场和热变形,计算结果与实测值得到了较好的吻合,研究结果为加工中心的改进设计、温度控制和误差补偿提供了理论依据.     

加工中心主轴系统的热变形分析与有限元计算

以TH6350卧式加工中心为研究对象,构建了一套基于虚拟仪器系统的加工中心主轴系统温度场和热误差测量系统,测出了加工中心主轴系统的温度场和各项热变形.建立了基于I-DEAS的加工中心主轴系统的温度场和热变形有限元模型,得到了主轴系统的温度场和热变形分布及其计算结果,计算结果与实测值得到了较好的吻合,研究结果为加工中心的改进设计、温度控制和误差补偿提供了理论依据.     

数控机床热变形关键点的辨识

将神经网络工具箱用于数控机床热变形关键点的辨识,提出了一种通用而有效的辨识方法,最后给出了一个应用实例。     

数控机床的马达型主轴

作者在分析对比了三种类型机床主传动系统的结构特点的基础上,介绍了苏联金属切削机床科学实验研究所研制的MIIIT型马达型主轴的结构、技术参数及应用。所研制的马达型主轴采用变频控制的专用交流异步电机,其转子直接装在主轴上,作者给出了性能试验的结果。图2幅、表1个。     

机械主轴热特性分析

以机械主轴为研究对象,运用HyperMesh、Abaqus等有限元分析软件,研究了机械主轴的热特性。通过确定热分析的边界条件、计算皮带轮以及轴承的发热量,建立了机械主轴热力学有限元模型,并通过计算得到了其稳态热、温升变化以及温度场分布情况。结果表明:仿真计算得到的温度场与实验测得的温度分布数据基本吻合,因而采用有限元方法可以较准确预测机械主轴温度变化,皮带轮处的发热在机械主轴中是不能忽略的。而热变形分析显示机械主轴的变形较小,证明该机械主轴结构设计合理。     

专用数控机床主轴早期可靠性控制图分析

数控机床主轴早期可靠性研究是数控机床可靠性研究的关键组成部分。通过对数控机床主轴早期故障实验前采集的主轴变形数据的分析，建立了早期可靠性变形控制图，用来监控主轴早期可靠性。根据对数据的分析，判断主轴是否存在故障，进而在不损坏机床主轴的前提下，消除主轴早期故障，提高机床可靠性。     

数控机床主轴热误差的数据驱动模型研究

当实际工况与建模工况存在差异时,传统的热误差模型往往表现出较差的鲁棒性和预测精度,主要原因在于建模数据的局限性和模型的未建模动态。为了改善上述状况,提出了一种基于数据驱动的数控机床主轴补偿模型。此模型采用无模型自适应控制算法建模,结合机床运行中生成的数据(温度数据和误差数据)对热误差模型进行实时修正,使模型能快速适应新的加工工况,从而提高模型的鲁棒性。在一台数控车床主轴上进行了试验验证,结果表明:无模型自适应控制与多元回归模型比较,其标准差、最大残差和误差平方和分别提高了41%、62%和56%,此模型的鲁棒性和预测效果好。同时,此方法为大数据在机床主轴热误差补偿中的应用奠定了基础。     

角接触球轴承对高速主轴变形影响建模与分析

高速主轴在工作过程中易受热变形影响数控机床加工精度,而角接触球轴承作为高速主轴的支承件发挥着巨大的作用。根据Hertz接触力理论,结合角接触球轴承受力平衡以及位移方程,建立角接触球轴承对主轴位移影响的分析模型,然后通过对比用模型计算的轴套位移值与用位移传感器测得的轴套位移值来进行验证;最后分析计算不同转速下轴承内外圈接触力和轴承刚度的影响,以及不同转速下对轴套和主轴位移产生的影响。利用该模型可以设置合理的预紧载荷以及主轴转速,提高轴系的运动定位精度,为轴承预紧量的施加、工作预紧载荷的调整及预紧装置的设计提供参考,弱化轴承塑性变形导致的热变形,从而降低对高速主轴变形位移产生的影响。     

基于有限状态机的数控系统主轴及辅助功能实现

为实现开放式数控系统中主轴及辅助功能,在基于实时嵌入式多任务操作系统RTLinux的软件平台上以及工业嵌入式计算机PC-104的硬件平台上,采用并口作为主轴电机及辅助功能的驱动控制接口,利用有限状态机设计了相应的开关和调速功能,该方法在节约系统硬件资源同时可有效实现数控系统的主轴控制.     

基于FMECA的数控机床主轴系统故障分析

数控机床主轴系统是数控机床的关键子系统,其故障较多,而每次故障现象又比较单一,因此,单纯通过故障现象往往不能作为故障诊断和排除的依据。应用 FMECA 分析方法,分析数控机床主轴系统各组成部分的故障模式及故障原因,并进一步计算各组成部分的危害程度,得到的危害程度为制定设备维修策略提供了参考。     

机床刀具热变形有限元分析与计算

以超重型数控卧式镗车床切削过程中刀具的热变形为研究对象,在论述金属切削过程刀具热变形有限元计算分析过程的基础上,对切削过程中刀具的受力、受热进行分析计算,并借助有限元分析软件Ansys对刀具进行有限元建模和加载计算,以模拟实际切削过程中刀具的热变形.该研究在一定程度上实现了对刀具热变形的定量计算,为进一步研究其对加工精度的影响、采用误差补偿方法提高加工精度提供了参考.     

LM算法BP神经网络的数控机床主轴系统故障诊断

针对目前数控机床故障复杂、诊断困难的问题,提出基于人工神经网络的故障诊断方法。在研究传统BP神经网络故障诊断模型基础上,引入改进的BP算法-LM算法,建立机床主轴系统LM-BP神经网络故障诊断模型,对机床主轴系统故障进行分析与诊断,再通过Matlab仿真与传统BP神经网络相对比,仿真结果表明:传统BP神经网络存在较难实现快速、准确的故障定位问题,而BP神经网络LM算法作为故障诊断的核心算法收敛速度快、识别准确。该方案设计合理可行,有较好的应用前景,并给出应用了实例。     

基于FP-Growth算法的数控机床故障特征分析北大核心

数控机床故障问题的及时响应、故障原因精准判断以及解决方案的快速识别是实现制造单元智能化的关键。基于数控机床历史运维数据,采用关联规则挖掘FP-Growth算法实现数控机床故障模式、原因的关联规则挖掘。首先对运维数据进行故障特征分析,构建基于关联规则的故障诊断模型;其次,通过对历史故障模式及其相应故障原因进行挖掘,生成故障诊断关联规则;最后结合关联规则的支持度、置信度等评估指标进行分析,并推演出关联概率的大小,验证了FP-Growth算法用于数控机床故障特征分析的可行性和合理性。     

Adjustment of CNC machine tool controller setting values by an experimental method

This paper presents an adjustment technique on controller setting values in CNC machine tools by measurement of servo induced feed drive errors. At high feed rate operations of CNC machine tools, servo induced errors are usually dominant and large compared with geometric errors. For measurement of the servo induced errors, an experimental equipment which incorporates two linear displacement sensors and a steel cube was developed, and servo feed drive errors were evaluated along a square corner test path. Based on evaluations of servo feed drive errors with different combination of parameters in machine control system, optimum setting parameters were found. The measuring equipment and optimisation method are described.     

可靠性预计在数控机床设计中的应用

简要介绍可靠性预计的定义。针对数控机床的特点,建立其可靠性模型并进行可靠性预计,找出设计中影响数控机床可靠性的薄弱环节,进行相应的改进,从而提高数控机床的可靠性。     

Modification of a neural network utilizing hybrid filters for the compensation of thermal deformation in machine tools

This study proposes a modified method that combines feed-forward neural network (FNN) and hybrid filters to improve the accuracy and reduce computation times for the prediction of thermal deformation in a machine tool. The hybrid filter consists of the linear regression (LR), moving average (MA) and autoregression (AR). Their outputs serve as input of FNN, which are estimated by the static and dynamic relationships between the temperature distributions and thermal deformations. This modified method enables the propagation accuracy between input and output layers of a static FNN to be improved and the learning time to be reduced. Furthermore, the modified method is compared with other three ones, which are traditional ARMA, FNN, and FNN combined with LR by numerical analysis and practical experiments. In analysis, the error margins of various approaches are compared using a finite element model that is determined for the relationships between thermal deformation and temperature distribution. Also, practical experiments of these approaches for a grinding machine are realized to compare the deformation predications according to temperature measurements.     

数控机床永磁直线电动机磁悬浮运行机制研究

为实现数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行,须对电动机的电磁推力和悬浮力进行实时控制。电磁推力和悬浮力的计算是数控机床磁悬浮永磁直线同步电动机设计及控制的基础。根据数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行机制,推导出电动机的电磁推力和悬浮力与电流之间关系的数学模型。并用Ansoft对电磁推力和悬浮力进行有限元分析,将解析计算结果与Ansoft的计算结果进行比较,验证了数学模型的有效性与正确性,为数控机床永磁直线同步电动机磁悬浮控制系统的分析与设计提供依据。     

数控激光切割机传动系统的研究

目前国内绝大多数数控激光切割机的传动系统均采用齿轮齿条传动方式。文章对传动系统的惯量匹配、减速箱传动偏差、齿轮齿条运动副刚度以及横梁等环节进行了分析和研究,得到的方法和结论对数控激光切割机的设计和开发具有一定的理论参考价值。