数控加工波纹的控制技术研究与系统开发

建立机床-刀具-工件组成的系统的动力学模型,比较加工过程中产生加工波纹和不产生加工波纹时系统振动特性,根据产生加工波纹的振动特性及振动范围的识别方法或判断规则,通过改变切削参数对待加工零件进行动力学分析和仿真,以动力学分析软件为基础,研究系统开发的关键技术并开发"数控机床加工波纹分析系统",以便有效地解决加工波纹的产生问题,极大地提高产品的袁面加工质量,提高产品的生产效率,从而提高产品的市场竞争能力和企业的经济效益.     

基于DASP系统的某型号数控车床模态测试与分析

基于"计算模态分析+试验模态分析"的方法,以ANSYS计算模态分析结果为参考依据确定机床导纳原点,并应用DASP振动测试系统对自主研发的桌面数控车床进行了试验模态分析。分析确定了车床的前18阶模态振型、固有频率及阻尼等动力学特征和参数,为数控车床的结构优化设计、加工工艺优化提供参考依据,同时也为建立车床实际结构的动力学模型、指导修正有限元分析结果提供依据和支持。     

基于数值模型的数控加工中切削力与稳定域仿真

针对数控铣削加工工艺参数选择存在的问题,以球头铣刀高速铣削过程为研究对象,建立了考虑机床-刀具-工件系统振动的非线性动力学模型,分析了铣削力中的动态分量对切削颤振的影响,在考虑再生颤振的基础上建立非线性动力学模型.基于动态铣削力建模和颤振稳定域分析计算,提出了机床切削系统稳定性极限预测方法,并对其进行仿真分析,为铣削加...     

基于磁流变液减振器的抑制深孔钻削颤振研究

深孔机床在钻削加工中出现颤振,会导致加工精度和效率降低、刀具与机床寿命缩短和有害噪声的产生。因此对颤振和其抑制技术的研究至关重要。通过对磁流变液效应机理以及工作原理的研究,设计出基于挤压模式的自适应磁流变液减振器,将其安装在深孔机床上。建立动力学模型并求得动力学方程,通过MATLAB的Simulink平台对动力学模型进行仿真,对比分析在不同转速下安装减振器的系统与未安装减振器系统的振动图形。结果表明:磁流变液减振器可以大幅、迅速地衰减振幅并缩短振动周期,因此自适应磁流变液减振器对机床切削颤振具有很好的抑制作用。     

基于广义加工空间概念的机床动态特性分析

针对研究机床在广义加工空间中动态特性的变化规律,提出机床广义模态和广义刚度场的概念.采用有限元法建立三轴龙门机床和四轴立式机床的动力学模型,通过动力学模型修正的方法在整个加工空间进行模态分析和动力响应分析,分别建立广义模态函数和广义刚度场函数.通过对3轴机床广义模态函数分析,得到了机床前5阶固有频率在整个加工空间中的变化规律,可以看出,固有频率在加工过程中变化最大可达25%,广义模态为机床性能的优化提供完整的模态信息.通过对4轴联动机床广义动刚度场函数的分析得出,机床在此频率下的刀具最优姿态,在另一频率下刚度可能就不是最佳,从而为优化机床的加工工艺,提高机床加工精度提供理论支持.     

动态载荷激励下的床身结构动力学响应

考虑到数控加工系统的振动及噪声问题,建立了数控机床床身的参数化有限元模型,在模态分析基础上计算固有频率与振动幅值。以简谐力作为动态激振载荷,在350-800Hz频率段进行扫频计算,获得了位移—频率和应力—频率曲线,确定了各阶共振频率点的响应幅值,谐振响应结果表明第2阶模态频率对床身的危害性较大。采用Full方法(完全法)对床身进行瞬态动力学分析,计算出了时域下的位移和加速度响应曲线,分析了机床启动阶段冲击载荷对床身的激励影响。在参数化建模基础上实现了床身结构动力学优化,使其动力学性能得到有效改进,有利于数控机床的高速化发展。     

基于模态分析的机床床身优化设计

为提高平面光学元件抛光机床的加工精度,对其床身进行模态分析,得到机床结构固有的振动特性,实现对机床床身的优化设计。首先,通过3D建模软件构建机床模型,并将其导入ANSYS有限元软件中进行模态分析,得出机床的前几阶固有频率和振型;然后,根据模态分析结果对机床横梁和立柱进行优化设计,得出优化结构;最后,对优化后结构进行模态分析,并将结果与优化前分析结果进行对比。对比可得,优化后的机床床身前三阶固有频率分别提高15.61%、14.63%和16.07%,有效提高机床稳定性,提高工件加工精度。     

基于磁流变效应的深孔切削颤振抑制装置研究

在孔加工过程中,深孔加工机床出现的颤振会导致加工精度降低、加工效率下降、刀具与机床寿命缩短以及产生有害噪声。通过对颤振产生的机理进行分析,设计了基于磁流变效应的自适应颤振抑制装置;建立了深孔加工的动力学模型与动力学方程,并通过MATLAB Simulink进行仿真分析;在不同转速下对比安装与未安装减振器系统的振动情况,验证了该装置对颤振的抑制作用。     

小型精密机床横梁的设计与优化

精密机床是精密加工的基础,其振动不可避免的会影响加工精度。小型精密机床工作时的激振频率很高,通常远高于机床的固有频率,因此龙门式机床横梁的动态性能至关重要。运用Workbench对横梁进行有限元分析,根据分析结果,建立优化模型,以降低横梁质量,提高横梁固有频率为目标进行优化设计,避开了激振频率,最终得到优化方案。     

《机床动力学》(一)

为了适应机床向高精度,高自动化及高柔性发展,除了要求机床重量轻,成本低、使用方便和具有良好的工艺可能性外,对其动态性能的要求也越来越高。因为它直接影响机床的加工质量和切削效率。机床的动态性能主要是指它抵抗振动的能力。对机床进行动力分析和动态设计,使机床具有良好的动态性能,也即把机床的振动量控制在满足加工质量的允许范围之内,使机床在额定功率范围内不发生切削自激振动,这是机床动力学的主要任务。     

一种伺服优化方法在模具曲面加工中的应用

为了解决模具零件曲面加工中因机床振动引起的零件加工表面过切,表面质量不佳的问题,文中在不改变机床机械性能和零件加工工艺的基础上,提出一种基于FANUC SERVO GUIDE的伺服优化方法。该方法通过对机床机械性能测试,针对测试结果从伺服系统电流环、速度环和位置环控制参数进行逐级优化与反复调试,实现机床机电系统高度匹配,有效降低机床振动。应用优化结果对某模具零件的曲面加工进行试验验证,达到产品的技术指标要求。     

考虑结合部特征与电液系统耦合作用的卧式侧拉床工作台动力学建模CSCD

提高机床的稳定性及加工精度是工程界永恒的课题。从刀架与导轨的结合部特征和电液伺服系统方面分析两者对卧式侧拉床工作台振动的共同影响。首先将卧式侧拉床导轨部分简化为一个振动模型,在只考虑零件结合部刚度、阻尼的情况下,建立该振动模型的动力学方程,之后建立结合部特征与电液系统耦合作用下的模型动力学方程,并利用MATLAB软件对这两个方程进行求解,得到导轨x轴方向的振动。最后以液压缸阻尼、导轨x轴方向结合部刚度和导轨x轴方向结合部阻尼作为分岔参数做耦合方程的分叉图,分析所得结果,对比在各类参数改变的情况下,系统所产生的分岔情况,确定是结合部刚度对机床振动造成的影响最大。     

电动涡旋压缩机传动系统仿真优化与振动试验

为了解决电动涡旋压缩机传动系统偏心旋转部件惯性力不平衡引起的振动较大问题,基于动平衡理论对压缩机的传动系统进行力学分析,建立了传动系统的动力学模型,进行多体动力学仿真分析,优化偏心轮结构参数.根据优化后参数加工出偏心轮,完成样机装配后,使用振动加速度传感器在振动试验台上进行3000 r/min下3个进排气压力测试值下样机振动测试,对比了优化前后的样机振动值,结果表明:采用优化后的偏心轮的压缩机在保证整机性能的情况下能够有效地降低振动.     

超精密飞切机床结合面虚拟材料法建模及模态优化

在超精密飞切加工中,机床自身的动态特性是引起加工表面微波纹的主导因素。为探究超精密金刚石飞切机床的动态特性及其对加工表面微波纹的影响机理,将虚拟材料法的结合面建模方法引入整机动力学模型中。进一步地,利用有限元分析软件进行整机的模态分析及优化。结果表明:相较于传统的弹簧-阻尼模型,该模型具有更高的综合精度。同时模态分析表明,机床固有频率为268 Hz的第五阶模态对加工尤为敏感,而通过适当增加结合面的结合刚度,可优化机床模态进而消除波纹提高表面质量。     

考虑结合部特征与电液系统耦合作用的卧式侧拉床工作台动力学建模

提高机床的稳定性及加工精度是工程界永恒的课题。从刀架与导轨的结合部特征和电液伺服系统方面分析两者对卧式侧拉床工作台振动的共同影响。首先将卧式侧拉床导轨部分简化为一个振动模型,在只考虑零件结合部刚度、阻尼的情况下,建立该振动模型的动力学方程,之后建立结合部特征与电液系统耦合作用下的模型动力学方程,并利用MATLAB软件对这两个方程进行求解,得到导轨x轴方向的振动。最后以液压缸阻尼、导轨x轴方向结合部刚度和导轨x轴方向结合部阻尼作为分岔参数做耦合方程的分叉图,分析所得结果,对比在各类参数改变的情况下,系统所产生的分岔情况,确定是结合部刚度对机床振动造成的影响最大。     

变速切削在提高曲轴中心孔倒角圆度的应用

基于Matlab/Simulink仿真分析方法,建立了曲轴镗削动力学模型,分析了刀具振动对曲轴中心孔倒角圆度的影响。通过机床主轴变速加工实验证明,变速加工可以有效抑制刀具的振动,从而提高中心孔倒角的圆度。     

数控加工振动波纹的消除技术研究

切削加工的振动(颤振)问题仍是机加工生产中提高生产效率及产品质量的主要限制因素,它不仅会使生产率和工件加工精度下降,还会使刀具与机床设备损坏.数控加工中,产生加工波纹的主要因素是机床工件系统的振动为提高零件的表面加工质量,提高产品的质量,必须解决加工中的振动.为此,本文建立了一种包括机床的机座、机身、刀具、工件、夹具的振动模型,利用有限元技术解决由于机床振动产生的加工质量问题.     

立式加工中心VMC850E床身结构动态特性分析

机床加工过程中的振动问题通常会引起加工误差,影响零件加工精度,是机床设计中的难点。床身作为机床的基础,其动态性能的优劣直接影响整机的动态性能。以立式加工中心VMC850E床身为研究对象,考虑床身地脚约束因素,基于前处理软件Hypermesh建立床身动力学模型,并运用经典动力学软件Nastran软件计算床身模态,通过与实验测试数据对比,验证有限元模型的准确性,为计算床身动态响应提供可靠的有限元模型,提出了一种预判床身动态性能的方法。     

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。     

基于Kriging预测模型的五轴机床动态特性场分析

为了准确预测机床的加工空间动态特性,首先,建立双转台五轴机床不同加工空间的动力学模型和Kriging预测模型;其次,根据试验模态分析结果,修正了机床滑动结合面的刚度,分析了81个工作位置的机床模态;最后,选取机床动态特性变异函数,基于三维Kriging预测模型分析了双转台五轴机床不同加工空间的系统固有频率。结果表明：随着摆台摆角的变化,双转台五轴机床加工空间中的系统固有频率变化范围为46.2~52.9 Hz;当摆台摆角为0°时,系统固有频率最小;当摆台摆角为45°时,振动幅值最大;机床的加工空间动态特性预测能够为加工路径规划和刀具姿态选择提供技术支持。