机床热变形误差补偿技术的研究与应用

分析了数控机床热变形误差产生的原因,结合SINUMERIK 810D数控系统介绍了热变形误差补偿原理及相关系统参数,采用Pt100型热电阻设计了热变形补偿系统的硬件,同时进行了PLC程序的开发.     

干切滚齿机热变形误差模型及其误差补偿技术研究

针对YDE3120CNC干切滚齿机床,运用热传导形成温度梯度原理、金属材料热膨胀原理、材料力学中梁的伸长和弯曲变形理论基础,分析了该机床热变形误差,并提出了一种滚刀与工件主轴相对位移热变形误差数学模型。在此基础上研制了一套用于干切滚齿机热变形误差补偿系统,利用该系统从间接和直接的角度测量出滚刀与工件主轴相对位移,然后进行热变形误差补偿实验。通过该实验,验证了该机床热变形误差数学模型的正确性及可靠性,为干切滚齿机床在线热变形误差检测及补偿打下了基础。     

重型数控机床热学模型及热误差补偿技术研究

研究了重型数控机床主轴系统温度场及主轴热变形误差,分别测试了机床不同工况下的温升情况及主轴三个方向上的热变形。基于测试数据获取了机床主轴热变形的变化规律,并建立起了机床的热误差建模预测模型,针对西门子840D系统的补偿模块,应用预测模型实现对热误差的补偿并进行了实验验证。     

直线电机驱动进给轴热动态伪滞后建模与补偿方法研究

分析热动态伪滞后效应对直接进给轴驱动精度的影响,对进给轴具有的热伪动态特性进行建模和误差补偿研究。依据一维热传导和一维热膨胀理论,推导直线电机驱动进给轴热动态过程的温度分布模型和热变形误差动态模型,通过有限元分析方法和试验相结合,构建基于关键温度点的直接进给轴热伪滞后变形动态识别模型。应用激光干涉仪测量直接进给轴的热变形量,采用温度传感器和红外测温仪测量直接进给轴关键点的温度,构建进给轴动态热变形补偿系统,依据实时温度对应的热变形数据,发送热变形预测值给运动控制卡,进而向伺服控制器发送控制补偿指令,通过对直接进给轴的运动叠加控制,实现对直接进给轴的热变形补偿。在自构建的直接进给轴试验台上进行试验研究,结果表明：动态识别模型能有效的预测动态热行为,通过构建热变形补偿系统,可使直接进给轴进给精度提高75%。     

数控机床误差补偿技术及应用热误差补偿技术

热变形误差是影响机床定位精度的重要因素之一。文章在分析多体系统基本变换的基础上,建立了计及几何误差,载荷误差和热变形误差的机床空间综合误差计算模型。对ＸＨＦＡ２４２０加工中心的丝杠和滑枕系统的热变形误差进行了计算和补偿,实验结果表明热误差补偿量达６５％以上。     

数控机床误差补偿技术及热误差补偿技术

热变形误差是影响机床定位精度的重要因素之一，文章在分析我体系统基本变换的基础上，建立了计及几何误差，载荷误差和热变形误差的机床不空间综合误差计算模型。对ＸＨＦＡ２４２０加工中心的丝杠和滑枕系统的热变形误差进行了和补偿，实验结果表明热误差补偿量达６５％以上。     

基于AutoCAD的数控车床在线检测系统

介绍基于AutoCAD的数控车床在线工件自动检测系统的系统构架和功能。给出车床上测头的安装及标定方法,提出基本几何体和曲面零件检测路径规划和检测数控代码的生成方法,研究在线检测过程中零件热变形补偿及检测误差评定问题。运用AutoCAD的ObjectARX的二次开发平台,开发出数控车床在线检测系统。该系统具有代码自动生成、热变形误差补偿及检测报告生成等功能,可用于基本轴、孔类零件和曲面类零件的加工精度在线检测。     

机床主轴系统热变形分析与实验研究

对机床主轴系统的发热与变形情况进行理论与实验研究。对主轴系统进行受力分析,建立三维模型。运用传热原理对机床主轴系统的温度场进行有限元热特性分析,得出机床主轴高速运转下的热变形的仿真结果,机床主轴系统最右端轴向伸长3μm,上翘9.1μm。在此基础上开展实验,借助红外温度传感器与位移传感器测得机床主轴系统的热变形,验证了有限元分析得合理性,为下一步的机床热误差补偿提供必备的条件。该机床主轴系统的热变形在径向和轴向的差别较大,后续热误差补偿应主要考虑径向变形。     

数控机床热变形误差研究及补偿应用

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过误差补偿的方法可以提高机床的加工精度。研究了通过实时补偿热变形误差提高数控机床加工精度的方法,阐述了热误差的基本原理,介绍了热误差的测量方法。采用模糊聚类的方法来布置测温点,利用多元线形回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型。在PLC补偿系统的作用下,在加工过程中对XH718数控机床进行实时补偿。实验结果表明补偿效果很好。     

高精度立式磨床热-结构耦合分析

在有限元法与热应力学分析的基础上,建立了高精度立式磨床整机有限元模型,计算了磨床在加工过程中整机热特性分析的边界条件。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对整机进行热特性分析同时对主轴系统进行热-结构耦合分析,得到整机的温度场及对加工精度有主要影响的主轴热变形。分析了影响整机温度分布与主轴热变形的因素,对整机与主轴结构提出了一些热误差补偿建议,分析结果为磨床整机及主轴系统的进一步热特性优化设计及热误差补偿提供了一定的依据。     

精密长丝杠磨削过程中工件热变形的分析

对丝杠磨削过程中磨削热的热源强度进行了分析与计算,给出了丝杠内部温度场的计算方法,对丝杠的热变形规律进行了分析,通过一个计算实例,对丝杠磨削过程中的一些热现象进行了总结。     

把神经网络应用于丝杠磨削过程的建模与控制

提出了利用两个人工神经网络对丝杠的磨削过程进行建模与预测控制的思想.其中,网络1用于复映传动链、热变形和力变形等误差源与工件螺距误差的关系,即建模;网络2根据网络1的输出和工件螺距误差的仿真值而预报输出下一采样周期的综合补偿控制量.通过一系列试验研究,证明此控制策略能减少工件螺距误差80%以上,有效提高了试件丝杠的磨削精度.     

螺纹智能磨削的研究

本文通过试验分析了螺纹磨削过程中影响螺纹加工精度的主要因素及其之间的关系,以此为基础研究了螺纹的智能磨削问题,并介绍了螺纹智能磨削系统的组成原理与实现机制。     

基于温度场的磨齿热特性研究

根据七轴五联动螺旋锥齿轮磨齿机的结构模型和数控磨削原理,采用热传导和矩形移动热源理论及有限元分析方法,建立了磨齿温度场有限元分析3D模型和磨齿瞬态温度场。由此,对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了磨齿瞬态热特性。实例分析表明,磨齿瞬态最高温度远高于磨齿稳态温度,且位于磨削弧中心;其它各点的瞬态温度,随位置、时间以及其它影响因素的不同,呈现不同的变化规律。磨齿瞬态热应力、热变形与磨齿瞬态温度密切相关,同时还受结构、材料特性和磨削条件等因素影响,磨齿瞬态最大热应力与热变形位于磨齿瞬态最高温度附近。在其它条件相同时,采用油基磨削液的瞬态最高温度、热应力与热变形均比采用水基磨削液时要大。这些研究为控制螺旋锥齿轮磨削质量以及磨齿热变形的修形提供了依据。     

螺旋锥齿轮磨齿温度场研究与应用分析

根据螺旋锥齿轮的数控磨削原理,采用热传导和矩形移动热源理论及有限元分析方法,建立了磨齿温度场有限元分析3D模型和磨齿瞬态温度场。对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了磨齿瞬态热应力和热变形。实例和试验分析表明:磨齿瞬态最高温度远高于磨齿稳态温度,且位于磨削弧中心;其他各点的瞬态温度,随位置、时间以及其他影响因素的不同,呈现不同的变化规律。磨齿瞬态热应力、热变形与磨齿瞬态温度密切相关,同时还受结构、材料特性和磨削条件等因素的影响,磨齿瞬态最大热应力与热变形位于磨齿瞬态最高温度附近。在其他条件相同时,采用油基磨削液的瞬态最高温度、热应力与热变形均比采用水基磨削液时要大。     

圆环内圆磨削的热变形有限元仿真

本文运用热弹性力学原理,结合圆环内孔磨削的实际情况,进行合理的简化和假设之后,建立了圆环内孔磨削的热力学数学模型,利用有限元分析软件ANSYS,对热传递过程和热变形过程进行了仿真,得到了磨削工件的温度场分布云图和热变形情况,进而分析了磨削过程中磨削圆环的温度分布及热变形误差。模拟结果较真实地反映了圆环内孔磨削热状况,为解决圆环内孔磨削表面热损伤和热变形等问题提供了依据。     

内圆磨削过程的有限元数值模拟

针对现有磨削零件的热损伤,以圆环内圆磨削为例,基于有限元分析方法,采用命令流方式建立了圆环传热的二维有限元分析模型,对磨削温度场、热变形过程进行了模拟仿真。计算结果得到工件的温度场基本上呈环状分布,周向基本均匀,磨削内圆进入了垫}生状态,磨削内圆时的热变形基本是对称的。分析结果合理可行,为实际切削奠定理论基础。     

Intelligent control of precision thread grinding

This paper presents an intelligent control method for obtaining a leadscrew of higher lead accuracy in thread grinding. Leadscrews are important for machine tools or length measuring machines. With the development of CNC machine tools, leadscrews are required to have high-level precision. This paper describes an improved control method for closed-loop compensation in the thread grinding and analyses of instantaneous drive chain errors. To reduce such errors, a newly designed intelligent control system is constructed. As a result, a leadscrew with high pitch accuracy can be obtained.     

精密丝杠磨削补偿过程中校正装置的智能控制

本文提出了一种精密丝杠磨削过程中控制校正补偿装置的智能方法,分析和设计了智能接口电路及用于该装置的控制软件.随着这种智能装置的应用,丝杠加工精度大为提高.