BKX-Ⅰ型变轴机床的伸缩轴刚度实验数据回归分析

Stewart平台作为变轴数控机床的运动部件,其刚度是影响机床综合刚度的主要因素之一,因而也会最终影响机床的加工精度.本文以BKX-Ⅰ型变轴机床的伸缩轴为研究对象,用实验的方法,从变形的角度分析了伸缩轴的刚度变化规律.通过对实验数据的线性回归分析,建立了伸缩轴的刚度计算模型,并利用该模型扼要地分析了整机的综合刚度在不同高度工作空间中的分布规律.     

多轴数控加工刀具姿态优化及其刚度性能指标分析

在变形叠加基本原理的基础上,对多轴数控机床刚度模型进行了研究,得到了多轴数控加工刀具姿态优化的物理约束条件。在被加工复杂曲面刀具轨迹上,根据多轴机床综合刚度模型计算机床刚度性能指标,并在刀具可达工作空间中优化多轴机床刚度性能指标,以确定对应的刀具姿态。对基于多轴机床刚度模型的刀具姿态优化作了详细的讨论,分析了任务空间的力椭球特性,提出了面向切削加工的多轴机床刚度性能指标,并将其用于指导刀具姿态规划。

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multi-axis NC machine tool;stiffness;tool posture;force ellipsoid     

五轴机床各轴刚度对S试件的轮廓误差影响的建模仿真

成都飞机工业集团提出的S试件是针对五轴数控加工中心的动态加工精度而设计标准试件,并且该试件在机床的验收工作中取得了良好效果,但S试件的各项误差与机床各单项性能指标对应的映射关系尚无法精确建立,为研究机床各轴刚度特性对S试件轮廓误差的影响,文中建立了机床各轴的动力学模型,并基于多体空间理论建立了五轴机床的运动学模型,结合仿真加工的G代码和机床原始误差得到了S试件的轮廓误差模型,通过实际加工验证了模型的正确性,并在此基础上研究了各轴刚度对S试件轮廓误差的影响,为优化机床刚度性能提供了理论基础。     

多轴加工系统闭链刚度场建模与刚度性能分析

在复杂曲面多轴加工中,刀具可以在一定范围内以不同姿态加工复杂曲面,刀具姿态的改变直接影响整体加工系统的综合刚度特性,从而影响到加工性能。建立与刀具位姿相关的综合刚度场模型,可用于分析整体加工系统的综合刚性分布规律。提出多轴加工系统刚度场半解析计算方法,其中针对机床运动轴及其传动部位、刀具、工件等关键部件的力学特性分别采用了雅可比矩阵法、点传递矩阵法、有限元法等方法建立相应的刚度矩阵,并根据多体小变形理论建立了多轴加工工艺系统闭链刚度场模型。根据该模型解耦得到三维空间的力椭球,从力椭球提取整体加工系统的刚度性能指标,绘制刚度性能等值线图,分析工作空间中多轴加工系统的刚度特性分布规律,可用于指导刀具运动规划。     

几何误差贡献值影响下五轴数控机床运动轴误差灵敏度分析方法

针对现有误差元素灵敏度分析与后续误差补偿关联性不强的问题,建立运动轴几何误差贡献值模型并提出运动轴几何误差灵敏度分析方法,以获得本身几何误差对机床精度有很大影响的关键运动轴。结合指数积理论和坐标系微分运动理论建立基于误差敏感矩阵的运动轴几何误差贡献值模型,各运动轴几何误差贡献值相加得到机床综合误差模型;计算各运动轴误差权重分量和误差综合权重实现运动轴误差灵敏度分析,选择误差综合权重平均值最大的运动轴为机床关键运动轴,并对关键运动轴的误差补偿方法进行分析讨论。最后,在北京精雕集团的五轴加工中心上进行仿真实验验证。研究结果表明:所建立模型和所提出分析方法是有效的,且只补偿关键运动轴的几何误差贡献值能有效地提高五轴机床加工精度。     

BKX-Ⅰ型变轴数控机床的有限元模态分析

针对BKX-Ⅰ型变轴数控机床的结构特点,应用ANSYS软件建立了该机床用于模态分析的有限元模型,通过分析,给出了机床的前4阶固有频率和相应振型。并用实验模态分析对该有限元模型进行了验证,为进一步进行动力学分析奠定了基础。在此基础上,分析了机床的位置变化对固有频率的影响规律,并指出了影响该机床动态特性的薄弱部位,为机床的结构优化设计提供了理论依据。     

BKX-I型变轴数控机床的有限元模态分析

针对BKX—Ⅰ型变轴数控机床的结构特点，应用ANSYS软件建立了该机床用于模态分析的有限元模型，通过分析，给出了机床的前4阶固有频率和相应振型。并用实验模态分析对该有限元模型进行了验证，为进一步进行动力学分析奠定了基础。在此基础上，分析了机床的位置变化对固有频率的影响规律，并指出了影响该机床动态特性的薄弱部位，为机床的结构优化设计提供了理论依据。     

[误差建模及精度保证方法]几何误差贡献值影响下五轴数控机床运动轴误差灵敏度分析方法

针对现有误差元素灵敏度分析与后续误差补偿关联性不强的问题,建立运动轴几何误差贡献值模型并提出运动轴几何误差灵敏度分析方法,以获得本身几何误差对机床精度有很大影响的关键运动轴。结合指数积理论和坐标系微分运动理论建立基于误差敏感矩阵的运动轴几何误差贡献值模型,各运动轴几何误差贡献值相加得到机床综合误差模型;计算各运动轴误差权重分量和误差综合权重实现运动轴误差灵敏度分析,选择误差综合权重平均值最大的运动轴为机床关键运动轴,并对关键运动轴的误差补偿方法进行分析讨论。最后,在北京精雕集团的五轴加工中心上进行仿真实验验证。研究结果表明：所建立模型和所提出分析方法是有效的,且只补偿关键运动轴的几何误差贡献值能有效地提高五轴机床加工精度。     

轴间耦合下多轴联动机床的位置维动态特性分析

多轴联动机床刀尖点在空间运动过程中由于机床结构构形改变和轴间耦合作用,会造成动结合部刚度的非线性变化,进而改变系统惯性矩阵、刚度矩阵元素的量值,从而导致系统动态特性的改变。以一台典型的三轴联动龙门机床为研究对象,采用集中参数法建立轴间耦合下三轴联动机床系统的动力学模型,并推导系统的动力学方程,其系数矩阵是系统运动状态的函数。利用所建模型,对系统频率和频率响应函数相对于位置参数的变化进行分析。仿真和试验结果表明:轴间耦合作用对多轴联动机床的动态特性影响较大,系统的固有频率及对应幅值与刀尖点在x轴、y轴、z轴运动位置的变化有很大关系,极端位置的固有频率相差10%左右,响应的幅值变化量可达2倍左右。     

基于主轴和进给轴电流的铣削力间接预测方法

提出了一种基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测方法。首先,分析了主轴电流与x向瞬时铣削力的映射关系,基于互相关方法考虑了电流信号的延迟效应;其次,基于Devavit Hartenberg法对五轴机床进行运动学建模,将进给轴驱动力矩从机床坐标系映射到刀具坐标系,基于力雅可比矩阵得到进给轴驱动力矩和瞬时铣削力的映射关系;最后,基于最优变权法,综合考虑了主轴和进给轴电流对瞬时铣削力的影响,进行了瞬时铣削力预测实验。实验结果表明,基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测误差在10%以内,能够有效预测加工过程的瞬时铣削力。     

经济型数控化改造中刀架部分的控制设计

经济型数控改造技术是目前普通机床数控化改造中普遍采用的技术,改造后刀架的精度、刚度以及可靠性都直接影响机床的使用性能。为了实现改造后机床的预期换刀功能,保证换刀的可靠性,文中阐述了一种采用PLC对刀架换刀过程进行控制的工程实践方法。     

数控加工中心立柱应变的快速测试方法

本文结合工厂的实际情况,提出了一种机床立柱应变的快速测试方法。该方法对数控加工中心立柱刚度的评定和结构改进具有实用价值,可为其他机床的应变测试提供参考。     

数控机床的合理使用与科学管理

分析了目前数控机床用户在数控机床的管理、使用等环节中存在的问题及数控机床使用率低的原因；介绍了用户科学用好数控机床的有效措施。     

数控绕线机高速主轴单元的动力学分析

为了分析并提高数控绕线机高速主轴单元的动态性能,以转子动力学有限元理论为基础,以ANSYS有限元分析软件为平台,在考虑支撑刚度和轴系零件的情况下,对SKR-4DQ型全自动数控绕线机主轴单元进行了动力学分析,得出了在不同的支撑刚度下,其高速主轴单元的前3阶振型和固有频率;分析了不同的支撑刚度对主轴固有频率的影响.计算和实验结果表明,所设计的SKR-4DQ型全自动数控绕线机主轴单元能满足在额定转速15 000 r/min下为刚性转子的设计要求.     

并联轴直线运动直线度的检测与误差补偿

通过采用Renishaw激光干涉仪检测混联机床并联轴直线运动的直线度误差,对直线度的干涉测量原理和方法进行深入探讨,提出一种并联轴直线运动直线度的干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法。分析干涉仪直线度评定方法和算法,做出并联轴直线运动直线度双向平均偏差特性曲线,建立直线度误差数学模型。利用最小二乘法拟合得到直线度均值误差补偿模型。对并联轴直线运动直线度进行补偿,达到了提高混联机床几何精度的目的。     

数控机床圆运动误差检测与分析

对数控机床的圆运动进行检测,分析了数控机床的各单项误差所引起的典型圆运动误差轨迹,并与实验进行对比.单项误差包括滚珠丝杠与螺母之间的间隙、滚珠丝杠的螺距误差以及控制系统的伺服响应滞后等.     

多轴机床铣头新型自动松拉刀结构设计研究

多轴机床是指超过3个运动自由度的机床,多轴机床的代表是五轴联动机床。五轴联动机床提高了机床的自动化水平、加工领域和工作效率,扩大了机床的加工范围和使用范围,同时提高了机床的使用价值。文中对五轴联动数控机床铣头部件-自动松拉刀结构进行了分析研究,对松刀和拉刀动作的运动进行了分析,分析了在切削加工中刀具锁紧的机理。     

基于多体系统理论的三坐标数控铣床几何误差建模

分析了数控机床主要误差来源和现有误差补偿技术;阐述了多体系统的拓扑结构、低序体阵列和特征矩阵的构建方法.以XK0820型三坐标数控铣床为例,运用多体系统理论建立了该机床的几何误差模型,说明了建模过程,给出了几何误差模型的具体数学表达式.     

我国数控机床使用率低的原因分析与对策

分析了目前数控机床用户在数控机床的管理、使用等环节中存在的问题及数控机床使用率低的原因，介绍了用户科学用好数控机床的有效措施。     

数控机床造型的再设计

根据我国机床造型设计发展现状,提出了符合我国国情的机床产品造型再设计的观点.结合工业设计基本理论,通过色彩、形态、宜人性分析数控机床造型的优缺点,总结出数控机床造型设计原则,提出了切实可行的数控机床造型再设计方案.在此基础上,以两台数控车床为例进行了造型的再设计.