直驱型高速机床分体式工作台设计与分析

根据直线电机驱动的高速立式加工中心的高速高精要求,总结现有直驱型立式加工中心的直线电机安装方法及工作台结构的不足,提出一种直线电机驱动的机床分体式工作台设计原理及方法。根据机床实际工作要求,对工作台组件进行极限切削载荷和加减速分析,建立分体式工作台结构的力学模型。利用SolidWorks Simulation有限元软件对分体式工作台进行静动态仿真分析,分析结果表明了分体式工作台设计的合理性。为直线电机驱动的机床工作台设计提供了一种新的思路和方法。     

基于动态精度的直驱型高速机床主轴箱静动态特性分析

分析了直线电机驱动型高速立式加工中心Z向进给系统的主轴箱受力情况,根据主轴箱部件力流特征设计了新结构,并将新设计的主轴箱与原有结构进行静力学和模态分析对比,以改善结构静动态特性。为了防止不良主轴激振频率影响主轴箱动态稳定性能,保证高速切削加工时精密零件、模具的表面精度,分析了主轴箱的谐响应性能,以找出激振频率下主轴箱的动态精度特征。分析结果表明,在曲面精加工时,采用12800rpm或18000rpm的主轴转速,激振力对切削加工动态精度影响最小,可以得到最佳切削加工表面精度。     

基于均匀设计的主轴热误差相关性试验研究

为更优预测机床主轴热变形,提高热误差建模精度,从测试工况影响角度出发,采用均匀设计法进行热误差相关性影响试验研究,结合工厂实际测试需求,选取合适因素及因素水平构建均匀设计方案表,以减少试验次数;利用无线温度采集传输系统及激光位移传感器采集系统对主轴进行热误差测试,通过直观分析法确定主轴在4000r/min,运转160min工况下,测试效果最优,回归结果表明主轴转速比时间对试验影响更显著。最后,对优工况下的结果构建最小二乘模型,通过复相关系数法验证了该模型可信度较高。     

直驱型高速数控机床进给系统设计分析及实验

为克服传统机床"旋转电机+滚珠丝杠"进给传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、易磨损等问题,利用永磁直线同步电机(PMLSM)设计了一种直线电机驱动高速数控机床进给系统。从理论上分析了系统机械结构对动态特性的影响,在此基础上,对最大切削力工况下的进给系统主体结构进行了刚度、强度以及模态分析,最后,实验测试了进给系统的位置精度及动平衡精度。结果表明,该进给系统结构变形量小于0.01mm,最大应力为5.7MPa,且在低阶频率范围内,主动避开1、2、5、6阶加工激振频率可使进给系统具有较高的抗振特性,同时该系统的位置精度、平衡精度均在设计指标内,有效的保证了进给系统主体结构的动态精度及稳定性。