基于扰动补偿算法的拉床主溜板双伺服同步驱动控制策略

阐述电伺服拉床的机电一体化系统结构,介绍拉床工作台的双伺服同步驱动系统及双滚珠丝杠机械传动机构。为提高拉削过程负载断续变化时主溜板同步运行的精度,从提高单轴伺服系统本身抑制负载扰动性能的角度出发,设计基于扰动辨识和补偿机理的自校正算法,重点分析其原理。基于该自校正算法设计并实现了双轴同步驱动的控制策略,该控制策略具有简单可靠易实现的特点。以一台20 t的伺服拉床为研究对象,分别在两主溜板耦合和不耦合且受力不平衡的情况下对控制策略的同步性能进行了多种吨位的加工测试,试验结果显示该扰动补偿算法是有效的,基于该扰动算法的同步控制策略具有很好的同步精度,这给双滚珠丝杠伺服同步控制系统的应用提供了很好的理论参考和试验数据。     

新型立式内拉床护送机构的设计与研究

针对传统立式内拉床护送机构存在的问题,设计了一种新型的内拉床护送机构.护送机构与主溜板采用活联接的方法,在护送过程中使护送机构与主溜板融为一体,并在护送结束后挂停在床身上.与老式护送机构相比,具有安全可靠,拉削稳定,制造成本低等优点,适合在各种下拉式内拉床中使用.     

基于模态参数验证的机床结构件优化设计

基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS Ⅲ-305振动测试设备和PolyMAX方法,得到床台在0~512 Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵,表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化,根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明,通过二次设计得到轻量化的床台结构,切削点处变形更小,第一阶固有频率更大,实现了更好的动态性能.     

高精度拉床动特性分析与结构优化研究

针对动载荷导致拉床加工精度降低的问题,在确定拉床结构的自振频率和相应振型基础上,对其结构进行了优化设计,提高了结构系统的动力学性能,从而提高了拉床加工精度。首先构建了该拉床的数字化仿真设计模型,得出了拉床的主要阶模态和瞬态响应,瞬态响应选取选择拉床上3个典型位置(床台顶部、主溜板顶端、液压缸顶端)进行了计算,并主要计算了在拉削时由于冲击载荷的作用而产生的加速度瞬态响应;根据模态分析和瞬态分析结果,选取均匀法对拉床结构进行了拓扑优化设计,优化时设置了5项结构拓扑优化指标,最终得到了拉床的综合结构优化设计方案;在此基础上,搭建了优化后的拉床原型系统及实验测试平台,并对该拉床进行了实验测试。测试及研究结果表明:优化后拉床质量减轻了15%,拉削点的位移从0. 168 mm降低至0. 152 mm,位移量减少了10%,提高了加工精度。     

基于正交切削的铝合金切削力理论计算方法

基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用本文模型计算了不同Johnson-Cook材料本构参数下的切削力,获得了与文献仿真值非常一致的结果。双摩擦切削力模型引入的后刀面摩擦分量,在航空铝合金切削仿真中,占主切削力的比重较少(约占12.5%),但不可忽略。     

拉床工作模态参数分析

研究了LG51 SH立式拉床工作模态参数,以考察拉床机械结构对其动态特性的影响.在拉床主要结构上布置测点,进行拉刀工作激励下的模态试验,利用LMS振动测试设备SCADAIII - 105,获得实测的频响数据.采用多参考最小二乘复频域( PolyM AX)法,分析拉床工作模态参数.给出了模态识别稳态图,以及前10阶典型振型、模态阻尼比和固有频率等拉床工作模态参数.分析结果表明,LG51 SH拉床整机模态中有38Hz、192Hz的固有频率,与6Hz的拉削力基频的整数倍很接近,应合理安排拉削速度,避免出现激励固有频率的拉削力基频.     

高性能拉床电液伺服同步驱动系统研制

液压拉削机床是高精度、高效率和可最终成形的机械加工设备。目前,液压拉床主要采用单缸驱动形式和双缸驱动形式。单缸驱动形式虽然具有结构简单、控制方便等优点,但其拉削驱动过程存在“单扁担”受力结构（使导轨成为滑板运动的支点）。这种受力结构不能很好地平衡拉削负载扰动,     

涡轮盘榫槽拉床主溜板结构优化设计与仿真

发动机涡轮盘榫槽的拉削加工中，主溜板的质量和刚度会大幅影响拉床的动态特性、工件的加工质量以及刀具的寿命。以主溜板为研究对象，建立了拉床主溜板切削模型，进行了静力和模态仿真分析，以及基于SIMP法的拓扑优化，提出并对比了两种主溜板结构优化方案，得到了动态特性更好的主溜板结构模型。