丝杠-螺母预紧力对机床进给系统热特性的影响分析

滚珠丝杠作为机床进给系统最主要的定位、传动部件,其热变形直接影响着机床的加工精度。为了减小丝杠-螺母副预紧力对机床进给系统热特性的影响,以某高速五轴联动龙门加工中心的X向进给系统为研究对象,充分、合理地模拟实际工况,运用有限元分析软件对比分析丝杠-螺母副在不同预紧力情况下滚珠丝杠进给系统的温升以及变形情况,为机床滚珠丝杠设计阶段预紧力的选取提供理论指导。结果表明:丝杠-螺母副预紧力的变化对丝杠本身的温升影响不大,但对电动机端轴承的发热有较大影响。对于高速机床,选取5%或者8%的预紧力最佳。     

基于误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法

为了减小由于进给系统动态特性造成的多轴联动加工轮廓误差,提出了一种基于轮廓误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法。首先建立了关于轨迹曲率、加工速率及进给系统动态特性参数的轮廓误差模型;然后根据读取的插补数据,利用轮廓误差模型实时预测三轴联动加工过程中的轮廓误差补偿向量并对加工轨迹指令进行补偿;最后通过对圆、变曲率和螺旋线轨迹的MATLAB仿真和机床加工实验,证明该补偿方法将轮廓误差减小了85%以上,可显著提高数控机床加工精度。     

加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响

滚珠丝杠进给系统是数控机床的关键部件,其动态特性与运动精度紧密相关,对数控机床加工精度有重要影响。滚珠丝杠进给系统的动态特性具有明显的时变特征,为探究工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律,基于集中质量法构建了滚珠丝杠进给系统动力学模型,并利用有限元方法验证了模型精确度。基于所构建的动力学模型开展了工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律分析,构建了其响应面,结果显示,随着工件质量的增加,滚珠丝杠进给系统固有频率降低;工件位置离工作台重心越近,对系统固有频率影响越小。结果可用于实际加工过程中,指导工件的在工作台面的放置位置选择。     

数控机床转动轴进给系统轮廓误差分析

在五轴联动数控机床中,转动轴进给系统的动态精度对轮廓误差的影响是不可忽视的。采用不同空间位置上的外形轮廓,对五轴联动数控机床转动轴的联动运动产生的轮廓误差进行分析。在建立转动轴进给系统模型的基础上,利用刀具位置系统到加工系统的转换得到转动轴指令,通过进给系统动态误差模型得到仿真输出指令,再将输出指令从加工系统转换回刀具位置系统,比较刀具位置的偏差,从而得到轮廓误差。找出轮廓误差点与外形轮廓空间位置之间的对应关系,利用这种关系可快速通过轮廓误差来考察转动轴进给系统的动态性能,为机床快速调整和维修提供一种手段。     

五轴螺旋锥齿轮加工机床滚珠丝杠热分析

某五轴螺旋锥齿轮加工机床的实际加工精度远小于设计精度,初步判断滚珠丝杠系统热变形是影响高精度机床加工精度的主要原因之一。现提出滚珠丝杠系统热变形导致五轴螺旋锥齿轮加工机床精度低的假设,并通过有限元分析软件Workbench对其进行分析;设计四组有限元热分析对假设进行验证,研究了丝杠系统转速和水平竖直放置对机床热变形的影响,结果证实了假设的正确性。利用验证结果可进行机床结构优化以及指导相似机床设计。     

同刚度同载荷下高速空心/实心滚珠丝杠轴承端热特性研究

机床正在朝着高速高精度的方向发展,同时高速机床进给系统的滚珠丝杠也在进入一个新的发展阶段,为了解决高速滚珠丝杠高温热变形对进给系统精度降低的问题,提出了采用空心滚珠丝杠来抑制温升,从而提高滚珠丝杠的定位精度以及机床的加工精度。将计算得到的轴承摩擦热和热边界条件,运用ANSYS有限元分析软件加载到同刚度的空心和实心滚珠丝杠上,再在滚珠丝杠的相同位置加载相同的载荷,通过仿真分析对比同刚度同载荷下高速空心和实心滚珠丝杠的热变形,得出通入冷却油的空心滚珠丝杠可以有效的抑制温升和全面减小热变形的结论,为空心滚珠丝杠的研究提供理论依据。     

机床滚珠丝杠的维护

滚珠丝杠在机床的进给系统中起关键作用。随着我国制造业的发展,市场对产品的要求越来越严苛,企业对机床的加工精度提出了更高的要求。因此,滚珠丝杠的可靠性和工作表现成为了重要的要求标准。在进给系统中,滚珠丝杠的磨损会造成预紧力的下降,这也是滚珠丝杠最常见的问题。适当的预紧力可以避免产生轴向的冲击和过多的热量,有利于提高滚珠丝杠的精确度和使用周期。本篇文章将会浅析滚珠丝杠产生的问题以及讨论可行的预测性维护,从而规避滚珠的磨损。     

刀具轨迹曲率对自由曲面轮廓误差影响机理分析

文章从影响机床精度的动态误差因素出发,建立了运动轴进给系统的数学模型,理论推导出刀具轨迹曲率对零件轮廓误差的影响规律,基于Matlab仿真平台及Simulink模型,最终通过设计变曲率的机床多轴联动运动试验予以验证。刀具轨迹曲率对于曲面轮廓误差的影响机理分析,有助于探求曲面造型与制造精度的相生关系,建立机床加工工艺因素、动态性能参数与零件型面精度的映射规律,为关键曲面零件的高精度制造控制提供依据。     

基于刚柔耦合的成形磨齿机动态特性分析

成形磨齿机具有高精度、高响应等特点,滚珠丝杠进给驱动机构是机床的重要组成部分,它的动态特性直接影响机床的加工质量和效率。对其关键部位---滚珠丝杠进行柔性化,利用SolidWorks , ANSYS , ADAMS建立机床进给驱动系统刚柔耦合多体动力学模型,得到机床的动态特性曲线。通过理论分析与仿真结果对比以及多刚性体模型和刚柔耦合模型仿真结果对比,验证建模方法的可行性,为提高仿真结果的正确性提供研究方法。     

中空/实心滚珠丝杆温升及热误差试验与分析

滚珠丝杆的热误差是影响高精高速数控机床进给系统的定位误差主要原因之一。对型号为W2806滚珠丝杠进行3种状态的处理,即实心丝杠、无冷却中空丝杠和油冷却中空丝杠进行试验与对比分析。结果表明:采用油冷却的中空丝杠有效抑制滚珠丝杠在高速进给时的温升与热变形,减小伺服进给系统的定位误差,提高机床的加工精度。     

五轴龙门数控铣床转动轴联动中的动态轨迹误差仿真分析

针对刀具两摆的五轴龙门数控铣床,对一转动轴与一平动轴联动及两转动轴联动加工圆弧时的动态轨迹误差分别进行了分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法对轴的输入的进给指令位置计算公式进行了推导,并将进给指令位置输入到由动态仿真工具Simulink构建的进给伺服系统仿真模型中,得到了圆弧上动态轨迹误差的分布曲线。通过对转动轴联动加工圆弧的动态轨迹误差分析,可为五轴龙门数控铣床转动轴动态误差的检测提供指导,使得机床的检测与调整更加快速和便捷。     

数控机床进给系统时变特性建模与分析

在数控机床高速运动过程中,由于进给系统速度、加速度的变化,使得丝杠传动系统的固有参数如等效刚度、等效阻尼值发生变化,产生伺服动态误差,进而影响传动系统的动态性能和精度。为获得机床进给传动系统的时变特性模型,首先对其进给系统进行动力学物理模型等效,采用集中参数法和控制理论建立其进给轴伺服模型。基于赫兹接触理论、铁木辛柯梁模型、能量耗散法给出了系统刚度、阻尼的理论计算模型,结合机床进给轴伺服模型,提出了五轴卧式加工中心的时变特性进给轴建模方法。通过给定正弦输入信号,利用MATLAB中Simulink模块仿真得到了时变特性下的进给轴输出值,并与传统伺服系统的输出值进行了对比分析。最后利用球杆仪进行了不同进给速度情况下的联动实验,验证了该模型的准确性。     

高速数控机床机械性能仿真分析与研究

建立了滚珠丝杠进给系统仿真参数的同时建立了伺服闭环控制模型,并在此基础上对加工中直线切削和圆周运动存在的各种偏差进行了仿真分析,提出了在高速加工中有效减小滚珠丝杠进给系统弹性变形的措施。     

海德汉最新技术展现

海德汉公司将要在CCMT2008上向广大中国用户展示新产品和新技术的研发成果，主要包括直线光栅尺、角度编码器、数控系统和3D测头等。 1．机床加工精度 如何避免工件尺寸因机床热变形误差而产生偏差是机床行业日益面对的重大课题。机床温度变化主要是由进给轴滚珠丝杠造成的，沿滚珠丝杠的温度分布与进给速率和驱动力大小紧密相关。     

一种新型双轴差速式微量进给系统的建模与分析

常规驱动进给系统(Conventional drive feed system,CDFS)的低速运行动态性能对机床的跟踪及定位精度、零件表面加工质量等有着非常重要的影响。非线性摩擦使CDFS在低速运行时出现爬行现象,从而严重影响其低速性能。为了克服CDFS的精度极限,提出一种新型的双轴差速式微量驱动进给系统(Dual-axis differential micro-feed system,DDMS)。在DDMS中,将常规"丝杠旋转型"滚珠丝杠副替换为"螺母旋转主驱动型"滚珠丝杠副,丝杠和螺母均由伺服电动机驱动。两个驱动轴(电动机驱动丝杠和电动机驱动螺母)的运动方向一致,速度几乎一样,通过"螺母和丝杠复合驱动"的差速式传动结构进行合成,可以使被驱动件在极低速下获得均匀、稳定的微量进给。和CDFS相比,丝杠和螺母都在高速下旋转,所以滚珠丝杠副的非线性摩擦干扰会显著降低。系统的摩擦特性用Lu Gre模型来描述,而且对滚珠丝杠传动副和直线运动导轨处的摩擦分别进行建模。通过仿真和试验研究发现,和CDFS相比,DDMS可以使工作台在极低速下获得稳定的速度响应和极高的分辨率。并且,DDMS在低速下的位置跟踪精度也比CDFS高。因此,提出的DDMS可以有效降低摩擦对系统的不利影响,为低速下驱动进给系统动态性能提高建立了基础。     

丝杠辅助支撑在GDC1640A产品中的应用

针对GDC1640A产品的X轴丝杠拖动结构,介绍了一种数控机床长跨距滚珠丝杠使用的辅助支撑装置。它能有效解决长跨距滚珠丝杠自重下垂变形以及旋转抖动问题。延长了长跨距滚珠丝杠及其支撑轴承的使用寿命,提高了机床运动精度和加工精度,降低了机床运动噪声。     

侷服进给系统动态特性改进措施

本文分析了丝杠螺距、传动比变化对进给系统的加速度和惯量匹配的影响。关键词：传动比进给加速度惯量匹配数控机床的进给系统主要由伺服电机、传动机构（同步传动带,消隙齿轮,精密联轴器）、滚珠丝杠、位置测量装置（光栅尺等）组成．其动态特性对机床加工效率和精度非常重要,进给加速度、惯量匹配是衡量进给系统动态特性的两个主要指标。     

C5225立式车床刀架系统的数控化改造

针对普通立式车床的不足之处，在保留右刀架机械结构和操作功能不变的基础上对C5225立式车床的左刀架进给系统进行了数控化改造。左刀架采用滚珠丝杠、伺服电机和一级齿轮减速，并利用SINUMERIK 802D数控系统的半闭环控制实现左刀架的X轴和Z轴联动控制，机床改造后，扩大了加工范围，提高了生产效率和加工精度。     

立式车床滚珠丝杠装配精度分析

近年来,人们对中小型立式车床的加工精度要求不断在提高。作为机床进给传动重要部件的滚珠丝杠,不仅要保证加工件尺寸精度和形状的精确度,而且还要传送较大的切削力,因而维护和保护滚珠丝杠的使用精度是十分重要的。然而在机床使用和维修中,有时发现滚珠丝杠产生振动,重复进给精度不精确,螺母两端滚道磨损较重,还有的产生沟痕和剥离点。产生上述现象的因素很多,如制造质量、结构设计、润滑防护等等,但是装配精度也是不可忽视的重要因素。立式车床横梁滚珠丝杠（图1）,在装配时共有三项定位精度需要调整,即：1）丝杠螺纹轴线对导…     

进给系统机电耦合仿真建模与误差影响规律分析

由于各种原因引起的复杂机电耦合现象对机床进给系统的动态精度有着重要的影响。进给系统作为加工中心的重要组成部分，其动态特性会直接影响到加工中心的加工质量和效率，因此对于加工中心进给系统动态性能的要求也越来越高。为了研究进给系统机电耦合作用下的动态特性，同时对滚珠丝杠进给系统进行动力学建模与三环伺服控制系统建模，对进给系统动态响应误差影响规律进行分析。首先利用Simulink仿真工具建立进给系统的动力学仿真模型；接着在所构建的机电联合Simulink仿真模型中，综合考虑了系统三环控制参数、丝杠间隙、速度、加速度等因素对系统跟随误差的影响；最后通过所搭建的单轴伺服进给系统实验平台进行了验证，明确了速度、加速度与跟随误差的相关性。