五轴联动数控加工进给率规划方法

针对五轴联动数控加工中恒定机床进给率下加工刀尖点速度波动的问题,提出了同时考虑机床坐标系和工件坐标系下运动学性能约束的进给率规划方法.首先推导了机床坐标系和工件坐标系之间的运动学变换关系,然后综合考虑了机床各轴运动速度和加速度约束条件,以及刀尖点与工件相对运动速度与加速度约束条件,对各程序段中的机床进给速度进行规划.将该方法主要应用于后置处理,仿真结果表明,规划进给率后,加工时间比恒定进给速度下缩短了32.9%,加工速度更为平滑.     

阻尼特性对数控机床进给系统颤振的影响分析

以数控机床进给系统为研究对象,对其进行分析并建立了数学模型,利用MATLAB/SIMULINK对系统进行了动力学仿真,研究表明系统存在着严重颤振现象。通过等比例增加各参数值的方式对进给系统主要零部件的质量、阻尼系数等进行了分析,发现影响工作台颤振的主要因素为丝杠综合阻尼,并通过取较稳定区间内最大加速度幅值的方式分析了各影响因素与颤振之间的变化关系,为进给系统的结构优化和机床减振提供了理论依据。     

直线电机在机床工业中的最新应用及技术分析

直线电机在机床进给驱动上的应用日益广泛,比起传统的进给驱动方式,它能提供非常高的速度、加速度和位置精度,大大提高了生产率和加工件表面质量。文章介绍了直线电机在机床上的最新应用情况,并就应用中的关键技术问题进行了分析。     

基于模态实验的机床进给系统研究与分析

基于模态分析理论，应用锤击法对机床进给系统进行了实验模态分析。研究了该机床进给系统的动态特性，获得了该机床进给系统的固有频率、阻尼比和模态振型。通过对机床进给系统各阶模态振型的分析，找到了结构的薄弱环节，并为进行机构优化设计提出了改进措施。     

一种高速加工平滑运动轨迹自适应算法

提出一种基于多项式曲线的机床运动轨迹自适应控制算法.该算法克服了直线、指数、三角函数和S曲线加减速方法的不足,能够保证机床在高速运行过程中速度、加速度和加加速度均连续有界,运动平滑,避免冲击和震动;给出了在进给电动机额定转矩、额定转速、系统加速度和机床路径曲率约束下,核算机床最高允许进给速度的方法;提出了根据机床行程大小按运行时间最短确定机床运行方式的速度变迁控制策略.该自适应算法简单实用,可用于高速加工系统及CAM软件开发中.     

零传动机床高速直线数控进给单元的速度与加速度特性研究

高速直线进给单元是零传动机床的重要组成部分,文章介绍了GD-3直线电机高速数控进给单元的基本结构和组成特点,分析了这种新型进给单元控制系统的特点,并对其速度、加速度和位移精度进行了实验研究,结果表明,它的最大进给速度可达到80m/min,其加(减)速度可达到16.8m/s2,定位精度可达到0.004mm,并且运动过程平稳.     

基于误差相关性分析的复合伺服控制器设计

由于伺服系统控制精度对超精密机床性能具有很大影响,伺服系统控制器方案需要根据实际应用的需求进行设计;而位置跟踪误差是机床伺服系统的主要评价标准之一.本文根据实测数据,提出了基于相关性分析的位置伺服控制器改进方案,对跟踪误差与速度、加速度等进行相关性分析,设计了具有速度、加速度前馈补偿的复合控制器.通过对补偿前后系统响应的实验数据进行比较,可以看出进给伺服系统的控制精度显著提高,有效减少了跟踪误差.     

基于PC平台的旋压机数控系统的研制

目前国内数控旋压设备的关键技术和部件还需要依赖进口,已成为阻碍我国数控旋压机床自主研制开发的瓶颈.为使所研究的数控旋压机床能面向广大中、小型企业,开发出了一种基于PC平台的经济型旋压机床数控系统,对三维非轴对称旋压时旋轮的径向进给、工作台的转动及横向偏移、纵向进给实行四轴两联动控制,该系统同样适用于常规的轴对称旋压机床的控制.本文对控制系统的硬件实现和软件系统作了介绍.     

圆柱工件变锯深工况下恒定锯切力约束多目标进给速度优化方法

针对国内金属锯切过程中，变锯深工况下带锯床加工效率低、加工振动大的问题，提出基于恒定锯切力约束的进给速度优化方法。基于锯切力动力学模型，以提高圆柱零件加工效率和降低最大锯切力为优化目标，以恒定锯切力范围、临界锯切力、机床进给速度、机床功率为约束条件，建立进给速度优化模型，并采用基于精英控制的非支配排序遗传算法(NSGA-II算法)对锯切过程中的进给速度进行优化。实例验证了恒定锯切力约束的进给速度优化模型的有效性，达到了恒定锯切力约束目标，提高了加工效率，降低了最大锯切力。最后，通过ANSYS有限元分析软件对锯条的瞬态响应进行动力学分析，验证了变进给速度锯切的加工稳定性。     

机床进给传动链扭转振动系统的计算模型

本文分析了机床进给运动系统的传动特点以及进给传动系统引起机床运行时的振动特性。主要讨论了机床进给传动链中，单支当量扭转振动系统的计算模型及其建立方法。     

Development of ultra-precision machining system with unique wire EDM tool fabrication system for micro/nano-machining

Aiming at quality machining of very hard materials with nanometer level surface quality and 0.1 μm dimensional accuracy, an ultra-precision machining system has been developed. The machine has feed axes accompanied by the counter motion mechanism driven at the center of gravity to eliminate the vibration caused by high acceleration/deceleration. A custom tool fabrication system consists of a 6-axis wire EDM machine and dedicated custom tool CAM system. High quality machining of sophisticated three-dimensional (3D) products made of tungsten carbide has successfully been demonstrated on the developed machine tool with custom-made PCD cutters fabricated by the tool fabrication system.     

五轴联动加工中进给速度的控制算法

目的研究刀具进给速度平稳性对五轴联动加工中复杂自由曲面表面粗糙度、轮廓精度的影响。方法首先对五轴联动机床运动过程中的空间线性插补原理进行了分析,推导出插补周期内各轴的分解速度数学模型。根据数控系统中不同的速度指令方式以及刀具在空间的实际运动距离,分端铣和侧铣两种情况,分别建立了刀具空间运动的实际速度计算模型,然后根据机床各轴的最高速度及加速度约束条件,对各轴分速度、分加速度进行校核处理,最终求得刀具实际的合成速度。最后,基于后置处理技术,用开发的专用后置处理软件进行刀位源代码后置处理,采用某叶轮试件进行了验证,并对实验结果进行了分析。结果在复杂曲面加工中,稳定的表面进给速度会获得较高的表面质量及轮廓精度,曲面曲率变化越大,速度变化对加工质量的影响越大。在同等条件下切削,刀具采用恒表面速度与采用恒进给速度相比,获得的叶片进出汽边轮廓误差值由0.1 mm减小为0.04 mm。结论在五轴联动加工中,越稳定的表面进给速度,越能获得较高的表面质量和轮廓精度,对于曲率变化较大的复杂曲面,需要严格控制刀具的进给速度,尽量获得稳定的表面速度以减少过切值,从而提高零件表面质量。     

基于进给优化的五轴机床高精度加工研究

介绍五轴机床最佳进给率和高性能精密控制算法加工方式,并进行实验验证。通过引入进给率调度算法,以最大限度地减少五轴弯曲刀具路径的循环加工时间。在寻找沿刀具路径的最佳进给时,考虑了五轴驱动器的速度、加速度和加加速度限制,以确保伺服驱动器以最小的跟踪误差平稳和线性运行。为设计一个精确的轮廓控制器,开发分析模型来估计五轴加工实时过程中的轮廓误差,通过考虑刀尖与参考路径的法向偏差和刀轴方向与参考方向轨迹的法向偏差来定义两种类型的轮廓误差。     

空心滚珠丝杠在数控机床伺服进给系统中的应用

针对数控机床主轴和伺服传动系统的热误差阻碍进一步提高机床定位精度的问题,对数控机床伺服进给系统的热变形作了深入研究。结果表明:螺母摩擦和轴承摩擦是滚珠丝杠伺服进给系统的主要热源,其摩擦热量与滚珠丝杠转速及轴向载荷几乎成正比;采用空心丝杠和空心螺母有效抑制了滚珠丝杠在高速进给时的热变形量,减小伺服进给系统的稳态误差。     

Design and development of a precision machine tool using counter motion mechanisms

In order to meet the increasing demand for high-quality miniature parts made of a wide variety of materials, the electronics, biomedical and optical industries are moving towards micro/nano-machining. Currently, mechanical micromachining can only be performed under very low feed rates and small depth of cut, which makes it very difficult to reach reasonable productivity. To cope with the low-productivity problem for micro/nano-machining of high-precision molds or miniature parts, a highly accurate and productive machining center has been designed and developed in this paper. The developed machine tool is equipped with counter balance axes, and each axis is driven at its center of gravity to achieve high acceleration/deceleration without causing any vibration. This paper describes the theoretical and practical background of the design of the machine tool and its control and measurement system. Then, experiments are carried out to evaluate the machining performance of this designed machine tool.     

Thermal behavior of a machine tool equipped with linear motors

Development of a feed drive system with high speed and accuracy has been a major issue in the machine tool industry. Linear motors can be used as efficient tool to achieve the high speed and accuracy. However, a high speed feed drive system with linear motors, in turn, can generate heat problems. Also, frictional heat is produced at the ball or roller bearing of LM block when driven at high speed. It can affect the thermal deformation of the linear scale as well as that of the machine tool structure.In this paper, important heat sources and resulting thermal errors in a machine tool equipped with linear motors were investigated when it was operated at high speed. The thermal deformation characteristics were identified through measuring the thermal error caused from thermal deformation of the linear scale and the machine tool structure. The dominant thermal error components were identified from the thermal error analysis using finite element method. It was shown that the proposed analysis scheme is efficient in identifying the dominant thermal error components and its magnitudes such as the thermal expansion and movement of the linear scale, thermal deformation of the machine tool slide.     

伺服进给系统定位精度的试验研究

通过试验分析数控机床伺服进给系统在高速加工过程中,加减速曲线形变及负载对系统定位精度的影响,为优化进给系统的参数及结构、提高伺服系统的跟随性能,改善刚度、反向间隙等因素对加工精度的影响,提供了重要的理论依据。     

直线电机高速进给系统性能优化研究

高速切削技术越来越引起人们的关注。实现高速切削的关键技术之一,是开发具有高速能力的高性能数控机床。机床主轴的转速近年来有很大的提高,而机床进给系统大我仍采用滚珠丝杆传动的方式,使机床的最大进给速度受到限制,阻碍了机床高速性能的进一步发挥。本文介绍了一种采用直线电机直接驱动的机床高速进给系统。采用非线性系统稳定性分析的方法确定系统的参数,并对伺服系统性能进行实验研究。实验证明,用这种方法优化该类系统