平面并联机构与电主轴耦合系统动力学分析

平面并联机床的加工精度应该用平面并联机构与电主轴耦合系统的动态性能进行评价。在考虑并联杆件的弹性动力学特性和主轴动力学特性的情况下,建立了平面并联机构与电主轴耦合系统的弹性动力学模型。通过仿真得到了耦合系统的幅频特性曲线,并在此基础上对耦合系统进行了动态性能分析。结果表明,在外界激励作用下,并联杆件系统发生了较明显的变形,并且主轴在频率低于20Hz的激励干扰下振动较为剧烈,偏离预定轨迹的位移较大,达到0.01mm,导致并联机床的加工精度明显降低,大大降低了并联机器人机床的动态性能。     

滚齿机主轴-立柱动态特性分析

针对滚齿加工切削力大,对主轴-立柱刚度要求高的特点,以一台小模数滚齿机为对象,在考虑结合面刚度特性的基础上建立了其主轴-立柱有限元模型,并对主轴、立柱及主轴-立柱系统进行了模态分析和谐响应分析。分析结果表明:该机床整体刚度良好,能满足齿轮加工的需要,但主轴、导轨和滚珠丝杠为其刚度薄弱环节,低频时主要表现为主轴振动,高频时主要为导轨和丝杠振动并会引起立柱振动频率的降低,且主轴-立柱系统的整体性能在很大程度上受到结合面动力学特性的影响;此外法向切削力也是引起滚刀主轴变形的重要因素。     

卧式数控机床主轴系统热特性测试及研究

数控机床主轴系统的热特性成为影响机床加工精度的主要因素之一,有必要对数控机床主轴系统的热特性进行相关的研究。以AH130卧式镗铣床为研究对象,分析了数控机床的热变形机理,对数控机床热变形进行了描述,构建了机床主轴热特性测试实验,利用FLIR红外热像仪测温技术、激光三角测距技术测得机床主轴箱温度场分布以及主轴热变形。实验研究发现,主轴上越靠近主轴后部其温升越快,并且主轴Z方向的伸长量大于X、Y方向的变形量,研究工作对数控机床主轴系统的优化设计以及进一步热分析提供了有效的支持。     

数控机床热特性实验方法研究

随着中国制造2025的提出,智能制造对数控机床精度要求越来越高,机床热变形是影响加工精度的主要因素之一。从采集机床温度和主轴变形的角度,设计了温度及主轴变形采集方案,选用螺旋入孔式和磁吸式温度传感器,测量机床热源内部和表面温度,选用电涡流传感器测量主轴径向偏移量和轴向伸长量,采集了干切削和添加切削液两种加工环境下的主轴温度。分析可知,机床主轴电机温升最高,切削液能够带走大量切削热,有效减小切削热对主轴的影响,主轴转速越高温度越高,轴向伸长量越大。     

基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法研究

机床主轴的公差建模很少同时考虑切削力与摩擦热耦合变形的影响,导致公差模型与工程实际存在较大差异,难以保证机床主轴加工精度的问题。为此,研究一种基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法。根据机床主轴的实际工况,运用小位移旋量理论表达特征的几何变动,建立主轴原始几何误差的Jacobian-Torsor公差模型;根据几何变动修正Jacobian-Torsor公差建模,增加典型配合特征的公差变动表示模型;利用ANSYS计算主轴在切削力与摩擦热耦合作用下的变形量;将结果引入修正的Jacobian-Torsor模型,得到热力耦合变形下的机床主轴公差模型。结果表明：主轴与轴承的装配间隙在径向y方向上的平动量减少0.009 mm,沿着径向的转动量减少0.000 8 mm,过盈增大,加快了主轴的磨损,影响主轴的回转精度。所设计的模型可为机床主轴的公差设计提供参考,并可预测和改善主轴的工作性能。     

CA6140机床主轴有限元分析

在机械加工中，CA6140机床的主轴在转动情况下，变形十分复杂，是造成工件尺寸误差和形状误差的主要原因之一，论文通过建立CA6140机床主轴的几何模型，采用有限元分析方法，分析了机床主轴在加工过程中的变形和应力，依据有限元分析结果，提出了减小机床加工误差的方法。     

专用数控机床主轴早期可靠性控制图分析

数控机床主轴早期可靠性研究是数控机床可靠性研究的关键组成部分。通过对数控机床主轴早期故障实验前采集的主轴变形数据的分析，建立了早期可靠性变形控制图，用来监控主轴早期可靠性。根据对数据的分析，判断主轴是否存在故障，进而在不损坏机床主轴的前提下，消除主轴早期故障，提高机床可靠性。     

航空发动机叶片焊接机床刚柔耦合建模研究

利用有限元分析软件ANSYS Workbench对机床进行了静力学分析,初步了解了机床的变形情况。根据变形情况,利用动力学分析软件ADAMS对易变形及振动构件柔性化建立了刚柔耦合虚拟样机。在虚拟样机中对焊枪的平动、加减速、高速运动等不同的运动形式进行了仿真,研究分析了滑枕和丝杠的变形和振动情况,对刚性模型和刚柔耦合模型圆弧轨迹进行了对比。结果表明,刚柔耦合虚拟样机能够更真实精确地进行运动学、动力学分析,对机床的设计、改进和误差补偿有重要意义。     

基于iSIGHT的主轴动静态性能优化设计方法

主轴的变形和振动是影响机床加工质量和切削效率的主要因素之一.为提高主轴的静动态性能,提出了一种基于iSIGHT多学科优化集成软件环境的主轴结构优化设计方法和系统仿真流程.利用iSIGHT和APDL构建了一套结构优化集成系统,实现机床主轴的多目标优化设计.针对某型号卧式加工中心的主轴,应用自适应模拟退火算法对其结构参数进行优化.分析结果表明机床主轴动静态性能有一定程度的提高,优化方法是可行有效的.     

机床主轴系统的振动特性分析

以某普通车床主轴系统为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS建立主轴系统的有限元模型,并进行动态性能分析,得出特定工况及不同结构参数下主轴系统的前8阶固有频率、振型及最大综合变形;分析了支承刚度、支承跨距等结构参数对主轴系统低阶固有振动特性的影响以及对其抗振性能的影响.为机床主轴系统及同类零部件的动态设计及残余应力振动时效工艺提供了有益的分析数据和可行的分析方法.     

龙门加工中心主轴滑枕结构有限元分析技术研究

龙门加工中心主轴滑枕结构是连接刀具和机床的一个重要部件,其受切削力和受热变形将直接影响刀具的加工精度.通过建立龙门加工中心主轴滑枕结构的有限元分析模型,在计算热源发热量以及主轴滑枕结构热边界条件的基础上,利用ANSYS有限元分析软件在其工作状态下进行切削力变形分析、稳态热变形分析以及热-结构耦合分析.得到了主轴不同转速条件下主轴滑枕结构热态性能及刀盘直径方向变形规律,为该型龙门加工中心主轴滑枕结构优化设计和热变形补偿提供了理论依据.     

数控龙门镗铣床滑枕热特性分析

滑枕是影响数控龙门镗铣床加工精度的关键部件。针对切削加工中存在的实际问题,确立导致滑枕热变形的热源,对轴承生热率进行计算,建立热变形数学模型;对滑枕进行热性能分析,并对主轴轴系结构进行改进。结果表明:滑枕的最高温度在主轴轴承支承处,为64.13℃;滑枕的最大的热变形在主轴轴承支承端,为38.9μm;采用冷却套结构、后轴承自由支承方式,减小主轴、滑枕热变形,从而提高数控龙门镗铣床加工精度。     

微小型五轴数控机床的研制

为了满足微小复杂结构件的加工需要和机床误差补偿技术的研究,研制了一台微小型五轴数控机床实验平台,本体尺寸为580 mm×450 mm×570 mm.机床实验平台为卧式双转台结构,布局紧凑,空间利用率高,各轴采用了直线电机、直驱马达、丝杠滑台驱动方式.分析了机床的主要薄弱环节,并进行了受力分析和优化设计,仿真结果表明机床...     

精密卧式加工中心主轴轴向热误差补偿方法

热误差是精密机床最主要的误差源之一。主轴是机床的关键部件,其热误差直接影响机床的加工精度。文章以某型号精密卧式加工中心主轴为对象,对其温度场和热变形进行了仿真分析。根据仿真结果发现主轴轴向热变形更严重,并结合机床结构确定温度传感器布置位置。在此基础上,对不同转速下主轴部分位置温度和轴向热误差进行现场测试。运用最小二乘法建立热误差补偿模型,直接结合机床FANUC数控系统实施主轴轴向热误差补偿。经实验验证,补偿后主轴轴向热误差减小了85%以上。     

基于热设计的立式数控铣床主轴箱多目标设计与研究

主轴箱作为主轴系统不可或缺的一部分,其热误差是影响数控机床加工精度的重要因素之一。以热设计为核心,通过结合田口法和有限元法,对主轴箱进行多目标优化设计与研究。搭建了主轴系统热态特性实验平台,以某机床厂的立式数控铣床为研究对象,获得其主轴系统的温度数据;根据实验测得的数据建立9组主轴箱优化模型;采用有限元法对温度-结构场耦合的9组模型进行仿真分析,得到各组模型的温度场分布云图和热变形分布云图,并进一步获得主轴箱结构优化结果和较优水平的主次因素参数组合。结果表明:对主轴箱热变形影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、肋板宽度A、距离C;对主轴箱质量影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、距离C、肋板宽度A。该研究为降低数控机床研发成本提供了参考。     

主轴传动部件的热平衡技术研究与应用

分析主轴箱的主要热源以及发热量对整个主轴箱部组精度的影响,采用大流量的恒温油对主轴箱进行冷却与润滑以及优化主轴轴承安装工艺,以保证主轴高速运行的过程中其轴向变形量达到最小。通过试验验证,主轴达到热平衡时其伸长量为0.035 mm。通过对温升与热伸长量的函数进行研究,对轴向热变形进行补偿,以保证机机床在达到热平衡过程中,对工件加工精度的影响最小。     

加工中心主轴系统的热变形分析与有限元计算

以TH6350卧式加工中心为研究对象,构建了一套基于虚拟仪器系统的加工中心主轴系统温度场和热误差测量系统,测出了加工中心主轴系统的温度场和各项热变形.建立了基于I-DEAS的加工中心主轴系统的温度场和热变形有限元模型,得到了主轴系统的温度场和热变形分布及其计算结果,计算结果与实测值得到了较好的吻合,研究结果为加工中心的改进设计、温度控制和误差补偿提供了理论依据.     

HDBS-63高速卧式加工中心主轴箱多目标优化设计

以高速卧式加工中心主轴箱为研究对象,利用三维造型软件Pro/E建立了主轴箱的参数化模型.利用有限元软件ANSYS对主轴箱进行了静力分析和模态分析,得到了其变形、固有频率和振型图.根据实验分析的原理和有限元分析结果,选取了9个设计参数和5个目标参数,在保证主轴箱刚度的前提下,对主轴箱进行了多参数多目标的优化设计.优化后的主轴箱重量降低、刚度提高.本文的优化方法为加工中心其他部件的优化设计提供了可借鉴的方法.     

Modeling the machining stability of a vertical milling machine under the influence of the preloaded linear guide

The prediction of machining stability is of great importance for the design of a machine tool capable of high-precision and high-speed machining. The machining performance is determined by the frequency characteristics of the machine tool structure and the dynamics of the cutting process, and can be expressed in terms of a stability lobe diagram. The aim of this study is to develop a finite element model to evaluate the dynamic characteristics and machining stability of a vertical milling system. Rolling interfaces with a contact stiffness defined by Hertz theory were used to couple the linear components and the machine structures in the finite element model. Using the model, the vibration mode that had a dominant influence on the dynamic stiffness and the machining stability was determined. The results of the finite element simulations reveal that linear guides with different preloads greatly affect the dynamic behavior and milling stability of the vertical column spindle head system. These results were validated by performing vibration and machining tests. We conclude that the proposed model can be used to accurately evaluate the dynamic performance of machine tool systems designed with various configurations and with different linear rolling components.     

某型镗铣床主轴系统结构设计

主轴系统是镗铣床的核心部件,合理地设计结构,能够提高主轴系统的刚性和切削性能,降低振动和噪声.通过对某型镗铣床主轴系统的设计阐述了镗铣类机床主轴系统设计的方法和原则,并以切削试验证明所设计的主轴系统具有良好性能.