数控摆角铣头的消隙机构设计

针对间隙非线性对数控摆角铣头传动精度的影响,提出采用双电动机驱动双蜗轮蜗杆副的消隙方法,即控制一侧电动机的转角和两侧电动机的同步差来精确控制蜗轮蜗杆副的转角,进而控制主轴的摆角。消隙时,一侧蜗杆与蜗轮正向旋转的齿面啮合,另一侧蜗杆与蜗轮反向旋转的齿面啮合。工作时,一侧电动机驱动,另一侧电动机保持同步随动,避免因自锁产生干涉,从而消除主轴摆动的传动间隙,提高了主轴的摆动精度。通过建立消隙机构的数学模型并进行仿真实验,验证了该消隙方法的有效性和可行性。     

一种新型消隙传动装置在机床上的应用

介绍了几种蜗杆消隙结构在机床上的应用,提出了一种新型的双蜗杆直齿轮消隙装置,并分析了其在机床上应用的优势。     

一种独特的主轴传动消隙机构

一种独特的主轴传动消隙机构青海第二机床厂刘新立我厂新产品ＹＢＡ６０１２半自动高效花键轴铣床，设计铣头时，为了保证主轴传动平稳、工作可靠，我们设计了一种独特的主轴传动消隙机构。实践证明该机构消隙效果良好，能满足主轴传动要求。１．主动齿轮２．传动轮３．消...     

齿轮消隙与双电机消隙的应用

大型数控龙门铣床移动轴的同步性是一大难点,崔用自制消隙齿轮箱传动时,同步轴的反向间隙较大,影响了同步性.通过应用双电机消隙技术解决了这个问题.     

基于转矩补偿的双电机驱动消隙控制系统

针对齿轮传动中存在的齿隙非线性,以双电机驱动作为消除齿隙的实现方式,从控制器设计的角度出发,根据所需消隙转矩与负载转矩、运动速度和加速度之间的关系,设计了实时消隙转矩补偿控制器实现系统完全消隙。理论分析和仿真研究结果表明,相对于定常消隙转矩补偿,实时消隙转矩补偿控制器能以较小的控制能量实现系统完全消隙。     

双电机驱动系统消隙特性研究

针对双电机驱动系统动态消隙过程中的啮合状态及典型运行模式,建立了系统在满足分担载荷及实现消隙作用条件下的力矩关系。分析结果表明:当系统处于异侧齿面啮合状态时,电机需要同时提供拖动负载的驱动力矩以及消除间隙的补偿力矩;为使系统维持异侧齿面啮合的消隙状态,每台电机的输出力矩需为单电机系统电机力矩的1倍以上;系统所处的运行状态不同,所需的消隙补偿力矩也不相同;若要求系统同时实现分担负载及消除间隙的作用,需要对两台电机的输出力矩实施动态控制。     

一种强力型摆动主轴（A轴）结构

通过对美国辛辛那提公司的H5-800五轴联动卧式加工中心摆动A轴结构的介绍及主要参数计算,对该机床是如何解决主传动及摆动A轴大扭矩问题进行了说明。     

一种新型的蜗杆副消隙装置

我厂生产的MNXD755型数控卧式混联机床，其工作台为数控圆形回转台，它的回转运动由电动机通过同步齿形带一级降速后驱动蜗杆、蜗轮副从而带动工作台的回转。因为该回转工作台的定位精度有较高的要求，这就使蜗杆副的消隙装置变得至关重要了。鉴于该工作台的直径较小，不宜采用传统的双蜗杆消隙方式，我们采用了如附图所示的结构。     

双电机精密传动机构消隙方法研究

针对双电机精密传动机构两路传动链间隙引起的速度波动大与冲击的问题,对系统的间隙消除方法展开了研究。建立了包含行星减速器输出端齿轮与大齿圈啮合间隙的机构动力学模型,通过模型仿真分析了传动链间隙大小对系统特性的影响;在此基础上,提出了基于速度指令的动态偏置力矩和基于差速负反馈的交叉耦合同步控制相结合的复合消隙方法。搭建了双电机精密传动机构实验测试装置,进行了消隙方法的验证实验。实验结果表明,在简单的速度闭环情况下,所提的复合消隙方法不仅能够保证完全消除系统间隙,还可以将系统速度跟踪精度最大提高73.38%,启动阶段的冲击幅值最大衰减76.35%。研究成果为双电机精密传动机构高精度控制方法的进一步研究打下基础,为齿轮传动系统间隙的消除提供了一种参考方案。     

TS640测头在五轴数控机床摆动主轴标定中的应用

摆动主轴作为五轴加工领域的关键零部件,其摆动精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。文中阐述了TS640测头的工作原理及在建立摆动误差模型时的应用,对摆动误差进行测量,并建立了误差补偿的数学模型。为数控机床的误差补偿提供理论依据,提高了五轴数控加工中心的加工精度。     

五坐标联动数控机床的误差建模及仿真

基于多体系统理论 ,提出了五轴联动数控机床的误差模型 ,并在四轴加工中心误差参数辨识结果的基础上 ,对该模型进行了仿真验证     

A method for evaluating spindle rotation errors of machine tools using a laser interferometer

This paper presents a method for assessing radial and axial error motions of spindles. It uses the Hewlett Packard 5529A laser interferometer. The measurement is made using reflection directly from a high-precision sphere. Such object is used as the optical reflector. The sphere is affixed at the end of a wobble device, which is clamped in the spindle. The principle of measurement is similar to that of a linear interferometer, except that the high-precision sphere is used in place of the usual retroreflector. A convergent lens is utilized to focus the laser beam to a small spot on the sphere surface. This minimizes the dispersion of the beam due to the reflection on the spherical surface. A software package has been developed for data acquisition and presentation of the error motion polar plots of the spindle. Application of this spindle error calibrator on a CNC machining centre is undertaken. The results are presented and discussed.     

摇篮式五轴机床空间误差的简化建模方法

针对摇篮式五轴机床进行空间误差建模研究。根据机床结构,综合考虑运动误差和主轴热误差的影响,提出了一种新的机床坐标系设置方法,从而降低了误差模型的复杂性,建立了简化的空间误差模型。该模型数学表达式简单,物理意义明确,为进一步进行误差辨识和误差补偿奠定了理论基础。     

基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。     

NC codes optimization for geometric error compensation of five-axis machine tools with one novel mathematical model

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology - This paper presents the optimization compensation based on the mathematical expressions of geometric error model for the accuracy...     

卧式数控机床主轴温度场分布及对机床热变形的影响

分别应用红外热像仪测温技术和激光测距技术对机床温度场和机床热误差开展研究.着重分析三轴卧式数控机床的温度场分布、机床运行中的热行为以及两者之间的联系.经试验发现,主轴热误差是数控机床的主要误差源之一,主轴热误差与机床运行中的温度分布有紧密联系,主轴各方向变形量呈现出随主轴温度升高而明显增大趋势,并且主轴Z方向的伸长量远大于X和Y向的变形量.提出通过改善冷却和散热条件而降低主轴温度,以达到有效控制主轴热误差以及建立热变形补偿模型实施补偿等措施,经验证热变形改善效果明显.     

五轴联动数控纤维缠绕机及其张力系统的设计

五轴联动数控纤维缠绕机的研制成功,对缠绕工艺而言是一次技术性的飞跃。在一些复合材料缠绕成型工艺的研究中,一项重要的内容就是对施加在纤维上的张力进行精准地控制,以防止缠绕制品因张力的不合适而引起制品变形过大,从而降低制品强度和抗疲劳性能,影响制品的质量。本文的目的是研发一种新型的五轴数控纤维缠绕机,通过对五轴联动数控纤维缠绕机的整体结构的设计,以及对缠绕机张力控制系统的工作原理的分析和研究,设计了五轴联动数控纤维缠绕机的张力系统。该系统采用曲线拟合的数学描述方法实现对张力传感器的标定,再通过复合滤波消除干扰。该缠绕机在实际的使用过程中,精确且稳定,制品满足使用要求。     

Developing a postprocessor for three types of five-axis machine tools

This paper presents a postprocessor capable of converting cutter location (CL) data to machine control data for three typical five-axis machine tools to establish an interface between computer-aided manufacturing (CAM) systems and numerically controlled (NC) machines. The analytical equations for NC data are obtained using the homogeneous coordinate transformation matrix and inverse kinematics. In addition, the developed postprocessor method is implemented through a trial-cut on a five-axis machine and verified on the coordinate measurement machine. Experimental results confirmed the effectiveness of the proposed postprocessor method which can be used to integrate the various five-axis machine tools employed in manufacturing systems.     

Tool path optimization in postprocessor of five-axis machine tools

Generally, tool path is generated in a computer-aided manufacturing software considering only the geometry of machining parts. It is converted into numerical control (NC) codes in the postprocessor based on the particular machine kinematics. For some special types of five-axis machine tools, e.g., non-orthogonal five-axis machine tools, the generated NC codes may produce unqualified parts because of the existence of the non-linear error. Conventional commercialized postprocessors usually do not have the function of non-linear error checking. Observing that the tool path is a non-smooth trajectory full of corners and a series of connected line segments, cubic spline interpolation is applied to smooth the tool path at regular points in this study. The cutter tip center points are computed by the cubic spine interpolation, while the cutter posture vectors are obtained via linear interpolation. At the splines (for regular points) and the line segments (feature points), more points are chosen to be converted into NC codes to reduce the non-linear error, which is called data densification. Using the cubic spline to smooth the tool path and the data densification to reduce the non-linear error, a novel tool path optimization algorithm in postprocessor is proposed. Experiments were carried out on an inclined rotary spindle axis non-orthogonal five-axis machine tool. It shows that the proposed tool path optimization provides improved accuracy and surface quality.     

面向数控机床随机误差的加工优化方法研究

针对随机误差难以进行误差补偿,同时,随机误差在机床加工区域内分布不均的问题。提出一种根据机床随机误差分布规律,结合待加工零件尺寸精度要求,优化零件加工区域的方法,提升零件加工精度。首先采用多体系统运动学原理,建立机床随机误差对加工位置和姿态的关系;而后结合待加工零件精度要求,建立零件加工位姿的优化模型,并通过KS函数,将局部最优化问题,转化成全局可导优化模型;并针对零件位姿与优化目标和约束函数难以获得显式表达关系的问题,通过RBF响应面,建立优化元模型;最后通过优化算法进行寻优,优化零件加工位姿,提高零件加工精度。为验证所提方法的正确性和有效性,进行了仿真实验分析对比。