大型旋风铣床铣头系统热特性仿真分析

在多种热源的作用下,数控铣床产生热变形,对工件的加工精度产生很大的影响.利用Solid-Works软件对大型旋风铣床铣头系统进行三维建模,运用有限元分析软件ANSYS对热稳定状态下铣头系统的温升及热变形进行分析,得出了铣头系统温度及变形分布情况,并与风冷条件下的温升和热变形进行比较.仿真结果表明,当转速为900r/min时,强风冷使最高温升减小了20.28％,最大热变形减小了12.42％,为数控铣床结构改进和冷却系统的设计提供了理论依据.     

一种面向机械车间柔性工艺路线的加工任务节能调度方法*

大量研究表明机械车间消耗了大量能量,因此降低机械车间的能耗是实现可持续制造的策略之一。现有机械车间节能调度研究主要针对给定的或者具有部分柔性的工艺路线,缺乏对机械车间任务工艺路线多柔性的节能调度研究。针对机械车间任务柔性工艺路线对机械车间调度能耗的影响特性,提出一种面向机械车间柔性工艺路线的节能调度方法。首先,分析了面向机械车间柔性工艺路线的加工任务调度的能耗特性;基于此,构建了节能调度模型,该模型是以任务加工总能耗、加工完成时间、机床负载为目标。进一步提出了一种改进的Q学习算法对该模型进行求解获得其Pareto解。最后通过案例验证了提出模型的节能效果及算法的可行性。     

基于广义多项式假设模态法的大型螺纹旋风铣削工件系统动力学分析

文章以大型螺纹旋风铣削的工件装夹系统为研究对象,将铣床卡盘、浮动支撑、抱紧装置,以及尾架简化为弹性约束,并将切削力假设为周期性“半正弦”激励信号,运用广义多项式模态假设法,建立了大型旋风铣削工件系统的动力学模型.基于Matlab编程平台,利用Runge-Kutta法对系统的动力学模型进行数值分析,以研究大型螺纹工件的浮动支撑、抱紧装置对螺纹动态响应的影响.分析结果表明:工件的动态响应是由系统固有特性与切削力特性共同决定,而且抱紧装置对工件动态响应影响显著.当引入抱紧装置后,只需选取较小的浮动支撑刚度就能有效的降低切削点处的动态响应.     

移动切削力激励下的大型丝杠硬旋铣系统动态响应分析

以六米大型丝杠硬旋铣系统为研究对象,运用全局假设模态法,建立了丝杠工件在断续周期性移动切削力激励和卡盘、浮动支撑、抱紧装置,尾架约束下的动力学模型,分析了丝杠工件在移动切削力激励下切削全程的动态响应特性,以及抱紧及支撑装置对丝杠工件切削全程中各切削点动态响应幅值均值的影响.结果表明:抱紧装置的移动对丝杠工件的动态响应影响较小,而浮动支撑的升降显著影响工件系统的动态特性;丝杠工件的动态响应不是随抱紧刚度的增大而单调减小,选择合理的抱紧刚度可以减小工件的装夹变形,同时工件的动态特性也能满足加工精度的要求.     

大型螺纹旋风铣床主传动系统轴向刚度的分析与研究

文章以大型螺纹旋风铣床的主传动系统为对象,并运用赫兹接触模型及相关理论,研究了主传动系统中丝杠螺母轴向接触刚度和支承轴承的轴向刚度与轴向负载的关系、丝杠轴及丝杠的扭转等效轴向刚度与负载作用位置的关系,并使用贡献比来评价主传动系统各组成部分对系统整体刚度的影响。计算结果表明:主传动系统整体刚度随轴向负载增加呈非线性增加,在丝杠中间处时系统整体轴向刚度值最小,且整体轴向刚度主要取决于轴承轴向刚度和丝杠轴的轴向刚度。其中,轴承刚度贡献比最大,为65%以上,丝杠轴的轴向刚度贡献比小于31%,而丝杠螺母接触和丝杠扭转引起的轴向刚度的贡献比非常小。因此提高轴承轴向刚度是提高大型螺纹旋风铣床主传动系统刚度的关键。     

基于多传感器信息决策级融合的刀具磨损在线监测

针对无法精确掌控机械加工过程中刀具磨损状态的现状，提出一种基于多传感器信息决策级融合的刀具磨损在线动态监测模型。该模型对采集的振动、力、声发射传感器信号进行特征提取后，将特征按传感器类型划分为独立样本。划分后的独立样本分别对同一个刀具磨损量进行回归预测，进而对每一个独立样本预测得到的刀具磨损量进行加权综合决策，最终决策出刀具磨损量。实验结果表明：刀具磨损在线动态监测模型能够有效地提高刀具磨损动态预测精度，平均预测准确率可达97.9%；与现有研究方法相比，预测准确率至少提升4%以上，预测时间仅为0.016 s，具有较大优势。     

基于时变热源的丝杠旋风铣削瞬态温度建模方法研究

丝杠旋风铣削是一种高效、生态的加工工艺。其加工过程中会产生大量的切削热,从而会影响刀具寿命、工件完整性和加工精度。目前旋风铣削加工工艺的研究缺乏对丝杠旋风铣削加工过程中切削区域温升的研究。为此,综合考虑了旋风铣削加工过程未变形切屑厚度、宽度与面积时变特性,提出一种适用于丝杠旋风铣削加工过程中切削加工区域刀具、工件和切屑的时变热源瞬态温度建模方法。首先基于丝杠旋风铣削加工过程中未变形切削时变特性的分析,对丝杠旋风铣削加工过程中热源时变特征进行建模,包括时变未变形切屑几何特征、时变刀屑接触区域与时变边界模型;在此基础上,构建旋风铣削加工过程中时变热释放强度模型;进一步建立丝杠旋风铣削时变热源瞬态温升模型。试验分析结果证明了该方法的有效性,并基于该模型揭示了未变形切屑的几何特征、切削线速度对切削区域温度的动态变化规律,为旋风铣削工艺设计人员制定工艺时提供支持。     

干式切削环境污染采集方法与影响分析研究

干式切削工艺作为绿色加工的主流工艺,已得到广泛应用,为实现对干式切削加工环境污染的控制,研制了一种可集成采集粉尘、油雾和噪声等数据的机加环境污染采集工具,提出了一种环境污染在线采集方法,进行了单因素试验与正交试验,研究了切削速度、每齿进给量、冷却条件和材料类型对环境污染的影响规律与程度.结果表明:机床防护门前为最佳采样...     

丝杠硬态旋铣工艺的多目标参数优化

为了进行丝杠硬态旋风铣削下工艺能耗与工艺性能协同优化研究,提出一种同时考虑切削比能、表面粗糙度和表层残余应力的多目标优化方法。基于Box-Behnken试验设计,采用响应曲面法对丝杠硬态旋铣的切削比能、表面粗糙度和表层残余应力进行建模,进一步构建了以丝杠硬态旋铣工艺参数为变量、以低能耗和高性能为优化目标的多目标优化模型。采用改进型非支配排序遗传算法对该模型进行求解,并通过试验数据和优化结果的比较论证了本文优化方法的有效性。     

滚动直线导轨副寿命及失效演变研究

文章在总结当前滚动直线导轨副寿命及失效演变研究的现状及不足的基础上,制定并开展了基于全周期分段步加策略的小子样滚动直线导轨副加速失效演变试验;记录并分析了整个试验周期中的可靠性故障现象,滚动接触疲劳失效过程中的噪声、失效样件表面形貌以及残余应力的演变情况;验证了该试验方法的可行性与高效性;同时文章研究了硬度对整个寿命过程的影响,发现硬度主要影响导轨副早期的磨损与压痕,对疲劳失效并没有明显影响。