超精密车床内嵌式PLC的硬件设计

结合ＨＣＭ－Ⅰ型超精密车床的实际情况,阐明了采用内嵌式可编程控制器的必要性,详细介绍了内嵌式ＰＬＣ的结构及工作原理,给出了ＰＬＣ关键硬件技术的设计原理及电路图     

基于压电陶瓷的超精密进给系统的设计与分析

超精密进给系统是保证零件尺寸加工精度的重要因素.文中以压电陶瓷作为驱动器构建了微位移机构,讨论了系统的总体结构,研究和分析了系统模型和控制方法,通过实验计算得到前馈控制模型数据,并在此基础上对超精密进给闭环控制系统进行方案设计.最后进行了超精密进给系统在磨床上的应用及其性能测试,并对实验结果进行了分析.     

基于Web的台式超精密车床远程设计服务系统研究

提出了基于Web的台式超精密车床设计服务系统的总体框架、软件环境,对系统的实现技术进行研究.重点以系统中的超精密丝杠Web数据库和空气弹簧Web参数化设计为实例,验证了系统的可行性.该系统的研究对于最终将超精密机床的设计制造融入到网络化制造模式中具有重要的参考价值.     

无卡轴旋切机床进刀速度伺服控制

通过对无卡轴旋切机床的工作原理、传动过程和刀架进给期望速度函数的分析,指出旋切控制的关键在于刀具进给与原木实际转动速度的配合。采用旋转编码器实时检测原木转动线速度以及刀架进给速度,使用数字控制器和无速度传感器异步电动机矢量控制对刀架进给过程进行控制,从而实现了无卡轴旋切机床进刀速度伺服控制。该控制方法通过引入实际原木转速和刀架进给速度的反馈,采用自适应模糊控制策略有效地提高了系统的精度和抗干扰能力。理论与应用实践证明,该方法具有良好的应用价值和市场开发前景。     

车床主传动系统的计算机辅助设计

系统地分析了车床主传动系统方案决策的优化设计方法 ,并从图论理论出发 ,运用分级模块式设计方法 ,提出了一种优化车床主传动系统设计方案的新方法 ,建立了数学模型和优化方法 ,该方法和程序可用于车床变速箱传动方案的优化设计 ,可提高设计精度 ,缩短设计时间     

Development and application of an ultra-precision lathe

This paper deals with the detailed development of an ultraprecision lathe for the purpose of machining magnetic disks. The rotational and feed accuracy and stiffness of the air bearing and the air slide were tested, respectively. A microcutting device using a piezoelectric material was also developed in order to maintain a uniform and precise depth of cut. Experiments machining a magnetic disk were carried out.Nomenclature A [m²] Area of piezoelectric actuator - C _o [mF] Capacitance of PZT - d ₃₃ [m V^–1] Piezoelectric constant - K _f [N V^–1] Equivalent force constant - K _m [N m^–1] Coefficient of force feedback - k _h [N m^–1] Stiffness of hinge - l [m] Length of PZT - M [kg] Mass of PZT system - r [mm] Radius of notch - U [m] Displacement of piezoelectric - ₃ [F m^–1] Dielectric constant of PZT - b [mm] Width of hinge - D _e [N s^–1] Equivalent damping coefficient - F _l [N] External load - K _e [N m^–1] Equivalent stiffness of PZT - k [m² N^–1] Elastic compliance of PZT - L [mm] Distance between hinge holes - M _e [kg] Equivalent mass of PZT - R _o [W] Output impedance of amp. - t [mm] Thickness between hinge holes - V _i [V] Input voltage - [g cm^–3] Density of PZT     

基于扰动前馈补偿的超精密机床伺服控制技术研究

为消除超精密机床伺服系统中各种扰动力矩及系统参数波动对控制系统性能的影响,研究了基于扰动前馈补偿与反馈技术相结合的控制方法。利用扰动前馈控制器实时补偿系统中的扰动力矩,而利用常规反馈控制器保证了系统的良好的动态特性,并将其应用于实际系统中。实验表明该控制策略使系统跟踪速度信号时对各种扰动有良好的抑制能力,系统的最大稳态跟踪误差小于±20nm。     

HBF-01液数控制专用车床的设计

HBF-01液数控制专用车床具有液压控制机床的高效及大切削力,又具有数控机床的加工高精度和可进行多工序加工的优点。主轴结合齿轮变速与变频器调节,可自动调速,夹紧系统油压可自动二次调压。这些特点使得该机床可实现粗、精加工工序集中完成,达到批量生产的高质高效。     

基于成组技术的车床快速设计系统的研制

以车床快速设计为例提出了基于成组技术进行产品快速设计的基本思想和设计方法，将成组技术应用到产品的三维设计中，根据拟定的设计相似性标准将设计产品的零部件分类成组形成设计族；针对不同的设计族，建立起能够集中全族所有功能要素的实例模型，并根据企业标准对其进行标准化处理，建立带有成组编码信息的三维模型实例库，供技术人员在设计时检索、编辑、修改，在此基础上形成新的设计，从而提高企业的设计效率和设计水平。     

Prioritization analysis and compensation of geometric errors for ultra-precision lathe based on the random forest methodology

Geometric errors remarkably affect the dimensional accuracy of parts manufactured by ultra-precision machining. It is vital to consider the workpiece shape for the identification of crucial error types. This research investigates the prioritization analysis of geometric errors for arbitrary curved surfaces by using random forest. By utilizing multi-body system (MBS) theory, a volumetric error model is initially established to calculate tool position errors. An error dataset, which contains information of 21 geometric errors, workpiece shape, and dimensional errors, is then constructed by discretizing the workpiece surface along the tool path. The problem of identifying crucial geometric errors is translated into another problem of feature selection by applying random forest on the error dataset. Moreover, the influence extent of each geometric error on the dimensional accuracy of four typical curved surfaces is analyzed through numerical simulation, and crucial geometric errors are identified based on the proposed method. Then, an iterative method of error compensation is proposed to verify the reasonability of the determined crucial geometric errors by specifically compensating them. Finally, under compensated and uncompensated conditions, two sinusoidal grid surfaces are machined on an ultra-precision lathe to validate the prioritization analysis method. Findings show that the machining accuracy of the sinusoidal grid surface with crucial geometric error compensation is better than that without compensation.     

超精密机床宏/微双驱动微位移机构的设计与控制

提出了一种宏/微双驱动微进给机构的设计与控制方法。介绍了宏/微双驱动微位移机构的结构设计,将宏动(大行程)和微动(高分辨率)两者串联以获得理想的运动性能。该机构用步进电机作为宏动的驱动装置以获得大行程和高响应速度,用压电陶瓷微位移器作为精密运动以提高运动分辨率和运动精度。设计了该机构的控制系统,用一个基于模型的开关控制器对微位移装置进行控制,并设计专门的运动分配模块对宏/微运动进行协调控制。最后,分别控制宏动和微动装置对该系统进行了实验,并用激光干涉仪检测。检测结果表明,宏动装置的行程为90 mm,运动分辨率为0.3 μm;压电陶瓷微动装置的行程为40 μm,定位精度为0.9 μm。理论分析和实验结果均表明了控制策略的有效性。     

用伺服电机改造车床的进给系统

将伺服电机用于车床的进给系统，达到方便、稳定地控制机床进给，实现机床加工的自动化，对于提高劳动生产率、减轻劳动强度，尤其是对老机床的改造，有着非常重要的意义。这里介绍将安川伺服用于车床进给系统的改造。