YK3150E数控滚齿机误差补偿技术研究

以YK3150E数控滚齿机床为研究对象,通过多体系统理论研究法,得到机床的拓扑结构,利用低序体阵列对其进行数字化表述;根据所得拓扑结构分析计算相邻部件产生的误差,结合坐标变换建立误差几何模型,通过变系数微分法,对几何模型进行误差解耦,最终求得机床各轴的误差补偿量。根据所得到的误差补偿量,对齿轮加工精度进行修正,提高了齿轮精度。     

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.     

零传动滚齿机几何误差和热误差综合建模

几何误差和热误差是零传动滚齿机的主要误差.在研究零传动滚齿机结构的基础上,分析产生几何误差的主要原因和误差来源,以此建立了几何误差模型;然后分析产生热误差的主要因素,并结合几何误差模型,将热误差反映在几何误差坐标系上,根据坐标变换建立了几何误差和热误差的综合模型,为研究零传动滚齿机误差补偿方法提供了依据.     

带摆角头五轴数控机床几何误差建模及补偿方法研究

研究带摆角头五轴数控机床几何误差建模方法及误差补偿技术.基于多体系统运动学理论,阐述带摆角头五轴数控机床的拓扑结构及其低序体阵列,建了五轴差模型.根据该误差模型研究了带摆角头五轴数控机床的几何误差软件补偿计算方法,分别建立理想条件与实际条件下刀具路线、数控指令及刀具轨迹三者间的相互映射关系,给出数控指令修正值的具体算法及迭代计算求解终止判别条件,通过该方法可获得修正后的数控指令,从而解决软件误差补偿的关键问题该补偿方法直接、简明,具有很好的通用性.     

基于自动编程系统的大型滚齿机热误差补偿

为降低大型数控滚齿机热误差,提高滚齿机加工精度,基于西门子数控系统与自动编程系统,提出一种数控滚齿机热误差补偿方法与系统.针对某型号大型数控滚齿机,利用模糊聚类法对热误差补偿温度变量进行优选,采用多元回归—最小二乘法,建立了滚齿机滚刀和工件主轴中心距热误差与温度关系的补偿模型,并在该大型数控滚齿机加工过程中进行了热误差补偿试验.结果显示,滚齿机滚刀与工件主轴中心距热误差值降低了约77.89％,齿轮加工精度提高了1～2级,表明所建立的热误差补偿模型精度高,所提出的滚齿机热误差补偿方法与系统具有实用价值.     

基于多体系统理论的TTTR型四轴数控打磨机床空间误差分析及建模

根据多体系统理论,建立了机床空间坐标系,描述了机床部件的拓扑关系和相对运动方式,根据部件的运动形式分析了机床结构中的误差元素,最后用Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵描述体间坐标变换矩阵。根据相邻体间变换矩阵得到了机床的空间综合误差模型,为数控机床的计算机仿真和误差补偿提供了理论依据。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机理和建立精度误差补偿模型的角度,提出了基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析了B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出了B-A摆头五轴龙门数控机床精度几何误差预测函数。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,测量并计算了某B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效参量。该几何误差参数建模方法,对不同拓扑结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿并提高切削加工精度提供了理论依据。     

基于几何误差灵敏度的卧式数控镗床运动精度分析

提出了一种基于几何误差灵敏度的卧式数控镗床运动精度分析方法。针对典型卧式镗床进行几何误差溯源分析,确定影响机床X,Y,Z轴运动精度的21项几何误差,基于多体系统运动学理论,考虑机床各典型体间误差耦合作用机制,建立机床的空间误差模型。借助激光干涉仪对某大型卧式数控镗床进行几何误差检测试验,将检测结果输入九线法几何误差辨识模型,分离该机床的21项几何误差,并对各几何误差进行多项式拟合,据此分析该机床的空间误差场的分布特征,并针对各几何误差项进行灵敏度分析。结果表明:X,Y轴关键误差因素为位移误差,Z轴关键误差因素为直线度误差。通过对各关键因素进行精度补偿,实现该机床空间误差场分布的优化分析。对比分析表明,补偿后的空间误差场在各线性轴分布趋于均匀,最大误差从0.056 4 mm减小为0.027 8 mm,机床的空间运动精度得到明显提高。该分析方法可为此类型机床运动精度分析及空间误差补偿提供理论依据。     

数控内圆复合磨床几何误差建模及灵敏度分析

为提高孔、套筒类零件的加工精度、数控内圆复合磨床的磨削精度和加工效率,明确各误差参数对磨削精度的影响程度,针对某型号的数控内圆复合磨床进行误差分析。基于多体系统理论建立该磨床的拓扑结构,通过计算得到相应的几何误差模型,并对各误差参数进行求导,得到各自的灵敏度表达式,代入磨床结构参数以及检测得到的误差参数后,通过归一化处理可确定各误差参数的灵敏度系数,对灵敏度系数进行排列,并对前几项系数较大的误差进行补偿,为后期的机床加工精度提高奠定了基础。     

齿轮测量中心误差补偿研究

齿轮测量中心机械结构存在制造和安装误差,在测量时产生的运动误差影响齿轮测量精度。针对自主开发的HY 300型齿轮测量中心,为减小齿轮测量中心的几何结构误差对测量精度的影响,应用多体系统拓扑分析方法,分析并指出了测量中心的27项几何误差参数,对齿轮测量中心的各个部件进行运动学描述,建立了系统的拓扑结构和几何运动误差模型,推导出包含27项几何误差的精密测量方程式和不含误差的理想测量方程式,为后续测量中心齿轮测量结果的误差补偿和仿真分析提供理论基础。     

Research on thermal deformation of large-scale computer numerical control gear hobbing machines

Research on thermal deformation of large-scale computer numerical control (CNC) hobbing machines is on the purpose of obtaining the law of thermal deformation of gear hobbing machines to improve machining precision. According to the structure characteristics of hobbing machines, this paper presents a novel computing model of thermal deformation based on the theory of the thermal expansion deformation of metallic materials, the extensional beam theory, non-uniform temperature distribution of the Euler-Bernoulli beam and Kirchhoff theory of plane-section assumption. Then, the coupling theory of axial and bending deformation of hobbing machines based on the deformation element and equilibrium element method is proposed. The experimental measurement system and platform for thermal deformation of gear hobbing machines is established. The temperature and displacement data of thermal deformation of a certain type gear hobbing machine is analyzed, which has demonstrated the law of thermal deformation of hobbing machines. The locus curves for overall displacement error of cutting points and teeth trace error are obtained. Comparing deformation theory and experimental data, the relative error is lower than 5%, which verifies the computing model proposed by this paper, and shows the research method has great significance for structural optimization, local temperature control, and prediction and compensation for thermal deformation error of gear hobbing machines.     

滚齿机热误差补偿技术研究

通过对滚齿机的热误差源进行综合分析及温度测点的优化布置,充分利用齿轮加工过程中测得的误差数据,采用最小二乘法建立了滚齿机的热误差数学模型,研制了滚齿机热误差补偿的硬件系统,利用该系统在Y3150K型滚齿机上进行了误差补偿实验,实验结果表明,实施热误差补偿后,齿轮加工精度提高2级以上,补偿效果明显。     

电子齿轮箱精度控制与实验研究

研究了电子齿轮箱的实现原理及其在数控系统中的实现方法,从几何角度分析了齿轮展成法加工误差产生的原因,并推导出电子展成误差的计算公式。建立了电子齿轮箱仿真模型,通过对模型的仿真分析和优化,计算得到了该控制模型的电子展成误差。将该模型用于六轴数控系统实验平台,在空载条件下分析了电子展成误差。最后将自主研发的带电子齿轮箱的滚齿数控系统应用于YS3118数控滚齿机,通过齿轮加工及检测证明了该电子齿轮箱的控制精度满足齿轮的加工要求。     

面向切屑形成过程的瞬时滚削力模型研究

建立滚齿加工的时变滚削力模型是优化滚齿加工工艺参数、减少滚削力波动、提高加工精度的前提,面向滚齿切屑形成过程建立时变滚削力模型是提高建模精度的最直接的物理方法。针对干切滚齿的切屑形成过程,建立滚刀前刀面运动模型,利用MATLAB生成刀齿运动轨迹的动态链接库。基于SolidWorks进行三维布尔运算,提取未变形切屑几何特征,开发切屑几何模型动态链接库。通过C#调用MATLAB和SolidWorks动态链接库,实现三维运动仿真,进而构建多齿瞬时滚削力模型。通过YK3216CNC滚齿机进行样件加工,结合HNC-SSTT软件进行全行程电流检测,间接测量瞬时滚削力。仿真加工的瞬时滚削力与实测滚削力变化趋势基本一致,表明该模型合理、有效。     

基于硬件在环的滚齿机数控系统的开发

运用硬件在环技术在沈阳机床厂开发的i5数控系统平台上进行了滚齿机数控系统的开发。采用SolidWorks软件建立了滚齿机的三维模型,并利用Virtuos建立了滚齿机控制系统模型,从而构建了硬件在环仿真系统。经过数控加工程序仿真验证,结果表明,可大大提高数控系统的开发效率,降低开发风险。     

数控机床综合误差分析与建模研究

分析了影响机床精度的误差来源及运动副的误差运动学原理。以一台三轴数控机床为研究对象,利用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态,建立误差综合数学模型,模型中不仅包含了几何误差且包含了热误差和切削力误差,可为其他类型的机床误差综合建模及补偿提供参考。     

基于齿面位姿-几何误差模型的大规格滚齿机关键误差识别

为研究影响大规格滚齿机加工精度的关键几何误差,提出了一种基于齿面位姿-几何误差模型结合Sobol法的机床关键几何误差识别方法。首先,基于齐次坐标变换理论,建立了刀具位姿-几何误差模型,通过求解滚齿双参数包络方程,获得了加工齿面接触迹点坐标值,建立了机床齿面位姿-几何误差模型;然后,考虑几何误差的随机性和互耦性,利用Sobol法对该模型进行敏感性分析,计算了几何误差的敏感度系数以识别出关键几何误差;最后,进行了关键几何误差虚拟仿真修正和对比验证。研究结果表明,所提方法能有效识别大规格滚齿机的关键误差项。     

数控插齿机的误差建模与误差补偿解耦

为提高数控插齿加工精度,需对其误差进行补偿。通过分析插齿机床的运动特点,建立了插齿机运动模型;基于机床误差运动学原理,推导出用齐次变换矩阵描述的刀具相对于工件的误差模型;基于小误差补偿运动假设和微分变换原理,对各轴运动副的误差补偿量与刀具相对于工件的位置及方向误差模型间存在的耦合关系进行了解耦,获得了影响插齿加工精度的各运动副位置或方向误差补偿量。     

基于电子齿轮原理的滚齿加工CNC系统的联动结构

介绍一种构成齿轮滚切加工ＣＮＣ系统多轴联动控制的模型。它以电子齿轮原理为基础，运用脉冲频率的函数变换和加减合成方法，获得滚齿加工时机床各个坐标运动的指令。以同步锁相电路结合伺服电机位置控制方法实现了电子轮功能，并且齿数比可以实时刷新，具备了函数分频能力，经机床运行试验验证，该联动结构模型满足了数控滚同坐标运动的需要。     

准渐开线齿廓的滚切法成形理论研究

本文分析了标准渐开线齿形误差产生的各个因素,对其中“运动量参数”的影响因素,建立了定量关系式。在此基础上,推导了基于滚切法成形任意齿廓的ＣＮＣ运动控制模型。为ＣＮＣ滚齿机滚切成形任意齿廓,提供了理论基础 。