精密光电测试转台热特性仿真分析

本精密光电测试转台用于高精度星敏感器的地面标定检测系统,其置于地面模拟空间环境中,要求其在恶劣的模拟空间环境中具有极高的精度.为了研究精密转台在模拟的空间高、低温真空环境中的变形特点及工作精度,首先分析了转台所处的高、低温真空环境的特点,给出了转台在高、低温真空环境中的主要传热途径,然后合理地选择了转台材料并设计了转台的机械结构,最后应用ANSYS有限元分析软件对转台做了热-结构耦合仿真分析.通过仿真分析,得到了转台在两个极限温度(-60℃和90℃)环境中达到热平衡时的温度变化特性和整体变形量,进而得出了变形对转台在高、低温真空环境中精度的影响.结合对转台的使用精度要求,对转台进行了结构优化设计,最终使转台达到了所需要的工作精度要求.     

精密转台轴系设计分析与验证

针对由于测角传感器的精度不断提高,转台的回转精度和稳定性成为制约系统精度的主要因素问题,对转台轴系设计进行了深入分析研究。完成了一维精密转台的轴系结构设计,并对其进行了有限元分析。在此基础上,通过静力学分析,研究了主要零部件对轴系回转精度的影响情况;通过动力学分析,研究了轴系的固有频率及其振型。搭建了转台测角精度测试平台,采用了自准直仪结合多面棱体获取角度测量误差,并进行谐波误差补偿。研究结果表明,最终转台的角度精度达到±1.5″,证明该转台设计是可行的。     

复合加工中心直驱转台主要热源的分析与计算

直驱转台是影响高速数控机床性能的关键功能部件,其主要热源为电机和轴承.对电机和轴承的发热、传热基理进行了分析和计算,为直驱转台的热变形分析研究提供了可靠的理论依据.     

光电编码器误差检测转台的动态精度标定

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高,传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度,故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先,分析动态转台工作原理,指出了影响转台动态精度的主要因素。然后,研究了动态误差的主要特性,提出了一种基于动态重复性的转台动态精度标定方法。最后,设计了FPGA+USB的数据采集电路,实现了对转台动态精度的标定。对自行研制的转台进行了动态精度标定。标定结果显示:提出的动态精度标定方法能够实现对转台的标定,验证了该转台能够实现对被检编码器的动态检测,解决了研制动态转台时缺少动态检测精度标定方法的难题。     

基于有限元的三轴测试转台静动态特性研究

通过几组实验发现测转台轴系的回转精度在电机(包括其它附件等)和负载安装前后的值相差很大,由此认为框架的变形对测试转台的回转精度有着较大的影响.采用有限元分析方法,对三轴转台轴系的动静态特性进行了研究,建立了轴系的有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS10.0对模型进行了分析,得出框架的静态变形、框架的各阶固有频率及其振型,并对结果进行了模态分析.     

[综述]高速数控转台优化设计方法研究现状与展望

在机床的高速加工过程中,因数控转台各种热源发热与变载荷的共同作用而产生热-力耦合效应,但当前的数控转台优化设计方法往往忽略了热-力耦合效应对转台动态特性的影响。在深入剖析国内外数控转台研究成果的基础上,提出探索热-力耦合效应及其产生的机理,建立转台的热-力耦合模型,得到高速数控转台热-力耦合动态特性。鉴于蜂窝结构具有良好的散热性及力学性能,提出研究基于蜂窝的转台仿生原理,获取高速数控转台热-力耦合仿生设计准则。以提高转台热-力耦合动态特性为目的,提出运用仿生设计准则对结构进行多目标优化,进而形成一套新颖的高速数控转台热-力耦合仿生优化设计方法。     

超精密液体静压回转工作台研制北大核心

对某高精度立式磨床用回转工作台采用液体静压直驱转台总体技术方案以保证其良好的动态特性和回转精度;支承系统采用液体静压支承以获得高的承载能力、刚度以保证工艺系统刚性;针对转台高动态回转精度要求,考虑油膜误差均化,确定了其关键零件部件精度并采用手工研磨方式保证了其制造精度,实现了转台系统全转速范围内0.25 μm动态回转精度;针对电动机发热和油膜剪切发热,采用稀油大流量静压支承、止推上置电动机下置、电动机强冷等技术措施保证了回转工作台良好的热态特性,工作端热伸长小于4 μm。研制的静压回转工作台应用于立式磨床,实现了外圆内孔圆度0.45 μm的磨削精度。     

高速数控转台优化设计方法研究现状与展望

在机床的高速加工过程中,因数控转台各种热源发热与变载荷的共同作用而产生热-力耦合效应,但当前的数控转台优化设计方法往往忽略了热-力耦合效应对转台动态特性的影响。在深入剖析国内外数控转台研究成果的基础上,提出探索热-力耦合效应及其产生的机理,建立转台的热-力耦合模型,得到高速数控转台热-力耦合动态特性。鉴于蜂窝结构具有良好的散热性及力学性能,提出研究基于蜂窝的转台仿生原理,获取高速数控转台热-力耦合仿生设计准则。以提高转台热-力耦合动态特性为目的,提出运用仿生设计准则对结构进行多目标优化,进而形成一套新颖的高速数控转台热-力耦合仿生优化设计方法。     

超精密液体静压回转工作台研制

对某高精度立式磨床用回转工作台采用液体静压直驱转台总体技术方案以保证其良好的动态特性和回转精度;支承系统采用液体静压支承以获得高的承载能力、刚度以保证工艺系统刚性;针对转台高动态回转精度要求,考虑油膜误差均化,确定了其关键零件部件精度并采用手工研磨方式保证了其制造精度,实现了转台系统全转速范围内0.25 μm动态回转精度;针对电动机发热和油膜剪切发热,采用稀油大流量静压支承、止推上置电动机下置、电动机强冷等技术措施保证了回转工作台良好的热态特性,工作端热伸长小于4 μm。研制的静压回转工作台应用于立式磨床,实现了外圆内孔圆度0.45 μm的磨削精度。     

大扭矩直驱式超精密液体静压转台热态特性控制与优化

直驱式液体静压回转工作台在有限的空间内集中了电机发热、轴承摩擦等多个发热源,其热态特性控制与优化显得极为重要。对某大功率超精密液体静压回转工作台从加强散热、减少热源强度和结构优化3个方面开展了其热态特性控制策略研究,得益于稀油大流量静压支承、止推上置电机下置、电机强冷等技术措施,热态特性分析及测试表明,转台系统工作端具有较低的温升与较小的热伸长,且由温升与热变形引起的静压油粘度变化及油膜间隙变化对转台系统承载性能影响较小,研制的转台系统具有良好的热态特性。