基于高精度位移传感器的机床主轴热变形实时测量

文章研究了高精度位移传感器在数控机床主轴热变形测量中的应用。考虑到数控机床主轴热变形在热误差研究中的重要性，文中利用基恩士公司生产的高精度CCD激光位移传感器和涡电流位移传感器，对数控机床主轴的热变形进行了实时测量。实验结果表明，所测立式铣床主轴热变形沿Y轴方向最大，在主轴转速5000r／min的条件下，约为41μm。     

基于行为自适应的台钻主轴轴径视觉测量策略

鉴于视觉测量过程行为的多样性与影响关系的复杂性,提出基于行为自适应的台钻主轴视觉测量新策略。采用周向分工位采集图像与轴向分段提取轮廓结合的组合采样法获取被测信息,并建立了主轴轴径视觉测量系统;设计曝光自适应图像采集、图像批处理、误差反馈闭环测量等功能集成的行为自适应视觉测量流程并开发相应软件。以某型号台钻主轴为对象,开展曝光区间自适应优选实验,多工位、多轴、多采样方案测量实验误差分析与稳定性评定。结果表明：所提出的行为自适应测量策略通过获取测量行为变化对测量误差的影响,形成闭环测量,可有效提高测量的稳定性,不仅满足台钻主轴高精度轴段测量需求,还有利于推动测量智能化发展。     

某型数控机床主轴系统回转误差动态测试研究

高速主轴的回转误差运动直接影响到被加工零件的加工精度与产品的使用寿命。为了对数控机床的加工性能进行合理评价,分析了同步径向误差运动与工件圆度以及异步误差运动与工件表面粗糙度之间的关系,并采用美国Lion Precision公司开发的主轴误差分析仪对某型数控机床的主轴系统进行回转误差及漂移的测量,根据测量结果对所测主轴加工性能进行评价,为实际生产加工提供了参考。     

数控机床半智能寻位加工用的寻位器

本实用新型涉及一种数控机床加工机械零件用的寻位器。数控机床半智能寻位加工用的寻位器，其特征是它由固定端、过渡圆柱和寻位端组成，固定端位于寻位器的上端部，固定端为圆锥形，其锥度与数控机床主轴孔的莫氏锥度相适应或与数控机床主轴过度套的莫氏锥度相适应；寻位端位于寻位器的下端部，寻位端具有圆锥形结构，固定端与寻位端之间为过渡圆柱；固定端锥面、寻位端锥面和外圆表面三者同轴。     

基于编码器的伺服主轴误差产生机理研究与实验分析

编码器是数控机床主轴系统中用来测量主轴位置、速度和进行主轴电机伺服控制的核心部件。阐述光电编码器及旋转变压器的工作原理,介绍影响主轴编码器测量精度的常见误差。通过实验分析编码器信号分辨率和周期性误差对控制环的影响,为伺服主轴的故障诊断提供理论依据。     

三维测头在数控加工中的应用

以三维触发式测头为核心的数控机床在线测量系统,能够保证数控机床精度,扩大数控机床功能,改善数控机床性能,提高数控机床效率。用户可以通过编程在加工中进行主动测量。分析了自动测量系统的原理,研究了利用宏程序实现型腔检测、寻找孔的中心、调整磨损补偿的自动测量过程。     

卧式数控机床主轴系统热特性测试及研究

数控机床主轴系统的热特性成为影响机床加工精度的主要因素之一,有必要对数控机床主轴系统的热特性进行相关的研究。以AH130卧式镗铣床为研究对象,分析了数控机床的热变形机理,对数控机床热变形进行了描述,构建了机床主轴热特性测试实验,利用FLIR红外热像仪测温技术、激光三角测距技术测得机床主轴箱温度场分布以及主轴热变形。实验研究发现,主轴上越靠近主轴后部其温升越快,并且主轴Z方向的伸长量大于X、Y方向的变形量,研究工作对数控机床主轴系统的优化设计以及进一步热分析提供了有效的支持。     

加工中心主轴热误差建模与检测技术研究

热误差是影响高端数控机床精度的主要因素,主轴系统受热变形影响尤其显著。首先,在分析电主轴热误差因素的基础上,基于齐次变换矩阵建立电主轴热误差综合描述;进而综合采用接触式、非接触式温度场及热变形测量技术,构建主轴热误差测量方案,并结合相关系数法设置关键测温点;基于热误差描述模型及检测数据,建立电主轴热误差模型,成功开发电主轴热误差补偿系统,将加工中心运行过程中的热误差控制在3μm以内,证明了系统的有效性。     

基于H∞ 控制策略的机床主轴综合鲁棒控制研究

针对数控机床主轴的控制问题,采用综合鲁棒控制器实现数控机床主轴的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造数控机床主轴系统模型简图,建立了考虑切削力的数控机床主轴的完整动力学模型。基于H_∞控制策略开发针对机床主轴的综合鲁棒控制器。采用MATLAB软件对数控机床主轴进行仿真,并与传统PID控制器的仿真结果进行对比和分析。结果显示:采用综合鲁棒控制器控制的数控机床主轴转速超调量小,能快速消除波动;所需控制电压范围减少了约50%;即使受到较大随机干扰,主轴系统也能够快速消除干扰,处于受控状态且稳定。采用综合鲁棒控制器可以提高机床主轴的动态稳定性以及抗干扰能力。     

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。     

车削激励下主轴高精度轴心轨迹在线测试研究

数控机床主轴是机床上的一个重要部件,它是刀具或工件的相对位置基准和运动基准。主轴轴心的动态运动特性直接影响着被加工零件的加工精度及表面粗糙度,同时主轴的轴心轨迹作为机床主轴运行的重要图形征兆,能够形象、直观地反映机床设备综合性的误差状况。针对主轴轴心轨迹在线测试问题,搭建了适用于工业现场环境的在线测试系统。通过对友嘉FTC-20型数控车床进行测试,研究了主轴在空载、车削两种状态下轴心轨迹的变化,并对实验结果进行了分析。实验表明:该系统能够准确地分离主轴的圆度误差和主轴轴心轨迹,为后续进行机床主轴的故障评估及建立故障自动识别系统提供基础。     

基于模糊聚类与灰色理论的机床主轴温度测点优化方法

数控机床主轴热误差是影响机床加工精度的主要因素之一,主轴热误差温度测点优化对于准确建立机床主轴热误差模型、提高机床精度具有十分重要的意义。提出一种基于模糊聚类与灰色理论的机床测温点优化方法,通过对主轴测温点进行模糊聚类分析,根据Xie-Beni有效性指标评定,将温度点归为几类,然后通过对模糊聚类后的测温点与主轴热误差进行灰色相关性分析,实现机床主轴温度测点的进一步优化。试验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

Design of an automatic tool changer with disc magazine for a CNC horizontal machining center

Automatic tool changers (ATCs) are devices used in CNC machine tools to exchange the tool in the spindle with the tool in the magazine. In this paper, the design of the ATC of a CNC horizontal machining center which was realized for a CNC machine tool manufacturer is introduced. After examination of several alternatives, it was decided to implement the disc-type ATC. A magazine was designed with 24 tools with a maximum tool diameter of 150 mm and a maximum tool weight of 8 kgf. The designed ATC can change the closest tool within 4 s and the tool farthest away within 6 s.     

基于数据驱动和本体建模的数控机床主轴故障诊断与推理

针对目前数控机床主轴系统故障诊断存在方法单一及智能化程度低的问题,提出基于数据驱动和本体建模的机床主轴故障诊断与推理方法。采用EMD对传感器采集的蕴含故障特征的原始信号进行数据处理与分析,提取原始统计特征,在此基础上,构建DBN-RF诊断模型实现深度特征自适应挖掘与故障模式识别。利用Protégé5.1工具结合领域知识构建机床主轴故障本体知识库,将DBN-RF诊断模型的故障辨识结果与本体知识库中的实例进行语义映射,实现故障知识推理,获得故障原因和故障解决策略。基于采集的不同工况下轴承故障数据验证了DBN-RF诊断模型的有效性,最高故障诊断平均准确率可达92.93%;构建实例验证了本体知识库的可重用性和推理功能;最后,设计开发了数控机床主轴健康管理服务系统,实现主轴系统状态实时感知和故障诊断与推理。     

高性能直驱混联数控机床静刚度分析

基于模块化设计技术,开发了一种由直线电机驱动的高性能混联数控机床,主要由2-DOF并联主轴头和XY工作台两大功能模块组成。以该机床并联主轴模块为研究对象,基于边界元和刚度矩阵组集方法,建立了机床静刚度模型,并编制了刚度计算软件,由此计算得到机床主轴在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布。数值仿真表明:该机床具有较好的刚度特性,满足轻切削加工静刚度设计要求。     

数控机床高速电主轴的研究进展

本文从高速电主轴的动力学特性、轴承与润滑、热特性、制造装配技术、电机与测控等几方面。系统地阐述了数控机床高速电主轴的国内外发展现状。     

机床主轴智能磨削工艺软件的研究与开发

以机床主轴磨削工艺方案智能推理为研究对象,研发了满足智能化制造机床主轴的磨削工艺软件。该软件汇集了机床主轴智能磨削工艺基础数据库、工艺知识库、工艺实例优选与智能推理、数控自动编程等多个模块,并应用于数控外圆磨床生产实践中。结果表明:该磨削工艺软件能显著提高主轴数控磨削工艺方案决策的准确度,决策正确率达到96%,工艺决策时间缩短约50%,从而提高加工效率。      

基于热设计的立式数控铣床主轴箱多目标设计与研究

主轴箱作为主轴系统不可或缺的一部分,其热误差是影响数控机床加工精度的重要因素之一。以热设计为核心,通过结合田口法和有限元法,对主轴箱进行多目标优化设计与研究。搭建了主轴系统热态特性实验平台,以某机床厂的立式数控铣床为研究对象,获得其主轴系统的温度数据;根据实验测得的数据建立9组主轴箱优化模型;采用有限元法对温度-结构场耦合的9组模型进行仿真分析,得到各组模型的温度场分布云图和热变形分布云图,并进一步获得主轴箱结构优化结果和较优水平的主次因素参数组合。结果表明:对主轴箱热变形影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、肋板宽度A、距离C;对主轴箱质量影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、距离C、肋板宽度A。该研究为降低数控机床研发成本提供了参考。     

基于数控纵切机的骨钉加工研究

分析骨钉的结构特点及加工要求,结合典型实例,给出基于数控双主轴纵切机的骨钉加工工艺。提出用于骨钉加工的数控双主轴纵切机的主机和刀具布置结构。利用齿轮、滚珠丝杠、力矩直驱电机,设计动力刀具、伺服进给轴、主轴的传动机构。制造样机,并将样机应用于实际生产。研究结果有助于数控纵切机在骨钉加工行业的应用。     

锥柄对刀器在数控车床精确对刀中的运用

设计一种锥柄式呜音光电对刀器,用于数控车床的对刀操作.该对刀器采用锥度配合直接与机床主轴装配,定位精确,装夹方便,对刀时通过鸣音发光,操作直观,对刀精度不受卡盘的影响.