[可靠性建模及试验技术]面向数控机床可靠性试验的多维力随动加载装置

面向五轴联动数控机床的可靠性试验提出多维力随动加载方法，对五轴联动进给主轴施加多维力载荷，形成复杂进给抗力，部分模拟主轴复杂切削力环境。基于6-PUS并联机构研制多维力随动加载装置，采用模糊PID控制器建立显式力控制系统，比例和积分增益可随加载误差自适应调节。在五轴联动数控机床上开展多维力随动加载实验，结果表明，加载装置能够跟随机床主轴的单轴、三轴联动和五轴联动进给运动，根据期望值对主轴施加三维力，加载误差小于3.2%，在机床执行多种加工轨迹时形成有效进给抗力，为后续引入动态加载模拟复杂切削力提供理论和装备支撑。研究成果可为数控机床可靠性试验提供低成本、可循环的加载方式，有利于测试的规模化和标准化发展，也可为精度保持性、超载试验、跑合试验等机床性能测试提供新的负载模拟思路。     

机床直线进给系统性能测试平台的测控系统设计

为了研究机床直线进给系统的性能,设计了一种测试平台。其控制系统包括电机驱动、随动加载电机控制和气动控制,测量系统包括传感器布局和测量软件开发。设计了控制电路和控制器,以控制被测进给单元和随动加载单元的同步直线进给运动;采用气压缸模拟切削力,对被测进给单元在三个方向上施加随动力;合理布局温度、位移、加速度、扭矩、光栅传感器,以实现对被测进给单元各项性能参数的测试;开发了测量软件,用于采集传感器信号和分析被测进给单元的性能参数。应用设计的测控系统,测试并分析了切削力对直线进给系统温升和热误差的影响。结果表明:所设计的测试平台及其测控系统可以用于测试机床直线进给系统的各项性能。     

五轴联动数控铣床双转台进给系统设计与仿真

在五轴联动数控机床加工过程中,加工点的切削速度与切削角度不规则地变化。为了获得加工过程的动态数据,利用三维造型设计软件(Creo Parametric)对五轴联动双转台进给系统进行设计、建模与运动仿真。通过Creo Parametric的仿真模块,模拟机床加工时进给系统的实时动态特性,获得刀具与工件之间的相对切削速度、动态铣削力矩、蜗杆所受最大轴向力等,验证了电机和关键轴承选型的正确性,使五轴联动双转台进给系统的可靠性大大提高。     

数控机床单轴受力误差测量系统

随着切削力的增大和高效切削以及一些难加工材料应用的日益广泛,切削力误差问题变得越来越突出.提出数控机床单轴受力误差测量系统,设计施力装置,模拟切削过程中工艺系统受力状态,直接获取机床误差数值.并运用此系统进行了机床单轴受力误差的测量实验,研究成果为数控机床单轴受力误差提供了理论基础和测量方法.     

五轴数控滚齿机切削力误差综合运动学建模

根据数控滚齿机运动的实际情况,分析了机床运动副的运动学原理,利用齐次坐标变换对一台包含3个移动轴和3个转动轴的四联动数控滚齿机建立了切削力误差综合数学模型.该分析方法可为其他类型的多轴数控机床误差综合建模及补偿提供理论参考.     

数控机床转动轴进给系统轮廓误差分析

在五轴联动数控机床中,转动轴进给系统的动态精度对轮廓误差的影响是不可忽视的。采用不同空间位置上的外形轮廓,对五轴联动数控机床转动轴的联动运动产生的轮廓误差进行分析。在建立转动轴进给系统模型的基础上,利用刀具位置系统到加工系统的转换得到转动轴指令,通过进给系统动态误差模型得到仿真输出指令,再将输出指令从加工系统转换回刀具位置系统,比较刀具位置的偏差,从而得到轮廓误差。找出轮廓误差点与外形轮廓空间位置之间的对应关系,利用这种关系可快速通过轮廓误差来考察转动轴进给系统的动态性能,为机床快速调整和维修提供一种手段。     

基于主轴和进给轴电流的铣削力间接预测方法

提出了一种基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测方法。首先,分析了主轴电流与x向瞬时铣削力的映射关系,基于互相关方法考虑了电流信号的延迟效应;其次,基于Devavit Hartenberg法对五轴机床进行运动学建模,将进给轴驱动力矩从机床坐标系映射到刀具坐标系,基于力雅可比矩阵得到进给轴驱动力矩和瞬时铣削力的映射关系;最后,基于最优变权法,综合考虑了主轴和进给轴电流对瞬时铣削力的影响,进行了瞬时铣削力预测实验。实验结果表明,基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测误差在10%以内,能够有效预测加工过程的瞬时铣削力。     

数控机床主轴运转可靠性试验装置

介绍一种可以检验数控机床主轴运转可靠性的试验装置,该装置可对主轴进行模拟加载试验。     

五轴数控机床进给系统刚度对自由曲面轮廓误差影响机理研究

五轴数控机床进给系统组成结构复杂,特别是在复杂曲面加工过程中其动态刚度不断发生变化,成为制约其加工精度的主要因素。研究过程中以五轴机床运动产生的弹性变形为出发点,建立了A/C双摆头机床进给系统动力学模型,推导了因进给系统弹性变形导致的轮廓加工误差,并基于一种新型的自由曲面检验试件,给出了其数控加工过程的运动控制策略,分析了轮廓度误差与试件曲率间的关系,得到了数控机床进给系统刚度特性对自由曲面轮廓误差的影响机理,最后在机床上进行了切削验证。上述研究成果有助于完成复杂曲面加工过程中机床工作性能评估,为利用检验试件分析机床动态刚度特性提供了原理性支持。     

五轴龙门数控铣床转动轴联动中的动态轨迹误差仿真分析

针对刀具两摆的五轴龙门数控铣床,对一转动轴与一平动轴联动及两转动轴联动加工圆弧时的动态轨迹误差分别进行了分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法对轴的输入的进给指令位置计算公式进行了推导,并将进给指令位置输入到由动态仿真工具Simulink构建的进给伺服系统仿真模型中,得到了圆弧上动态轨迹误差的分布曲线。通过对转动轴联动加工圆弧的动态轨迹误差分析,可为五轴龙门数控铣床转动轴动态误差的检测提供指导,使得机床的检测与调整更加快速和便捷。     

GMC2550u桥式加工中心样机综合精度测评研究

数控机床的精度、切削能力、稳定性是机床用户关注的三个主要指标,研究机床样机的综合精度对于掌握机床现有性能,并相应改进和提升具有重要意义。依据国内外标准,建立包含检测项目和评价指标的桥式数控加工中心精度评价体系。应用试验测试方法对首台套机床样机进行精度检测,重点关注机床的静态、动态和工作精度。测试位置精度、最小设定单位误差、圆运动精度、主轴动态回转精度、进给轴动态响应性能,以及典型验收零件的切削精度等。同时,关注机床主轴径向振动、静刚度以及热态性能等动态性能对机床精度的影响,并分别开展三种三轴联动和五轴联动零件的工作精度检验。研究发现,机床静态精度指标满足设计要求,而加速度和主轴热态精度等指标与设计指标存在差距,并会对机床的最终工作精度产生影响。综合各项精度指标的测试结果,获得机床的实际精度表现和分布规律,可以对样机在各项精度指标上所反映出的精度问题进行评价,为有针对性地进行机床后期优化改进给出方向。     

曲轴新型非圆随动磨削运动模型的研究

研究一种曲轴新型非圆随动磨削运动模型,提出基于砂轮架水平进给轴、附加升降轴与工件转动轴联动的随动磨削控制方式,通过砂轮架水平进给轴、附加升降轴的连续圆弧插补运动与曲轴连杆颈偏心圆周运动同步,确保曲轴工件绕主轴颈中心回转时砂轮与连杆颈切点始终与砂轮中心、连杆颈中心保持三点一线关系,继而实现连杆颈的恒线速精密磨削加工;从运动学角度分析砂轮架水平进给轴与附加升降轴的垂直度误差、数控系统响应偏差对连杆颈磨削精度的影响规律以及相应解决措施;通过新型非圆随动磨削运动模型计算机仿真分析与样品磨削加工试验表明,所研究随动磨削运动模型具有砂轮磨损适应能力强、机床运动控制简便、曲轴连杆颈磨削精度高的显著特点.     

五轴联动镗铣床改造及相关问题处理

重点阐述了应用SINUMERIK840D数控系统,成功改造五轴联动镗铣床的途径.通过更新编码器,增加ANA模块,解决了数字信号和模拟驱动的匹配和链接问题,从而降低了成本.通过实施多种误差补偿功能及伺服优化,使得机床精度及可靠性大大提高,为数控机床重大专项研究及本科生的五轴联动加工技术开放实验提供了硬件平台.     

五轴机床加工零件轮廓误差预测方法

我国经济发展离不开工业进步,而作为工业生产重要工具,五轴机床生产加工的零件轮廓如果产生较大误差,将会直接影响后续产品质量。所以,需要对五轴机床加工零件轮廓误差预测方法探讨,从而摸索降低轮廓误差有效方案。利用侦测意特利五轴联动数控机床的进给轴与待加工零件相关信息,构建误差预测方案,可以实现对生产零件外部轮廓预测误差,对于提升零部件生产质量具有重要意义。     

切削参数对汽轮机叶片精加工变形影响

叶片精加工过程中切削参数是影响叶片加工精度的关键因素之一.根据三轴数控机床的球头铣刀数学模型,建立了应用于五轴数控机床的球头铣刀加工汽轮机叶片的数学模型,获取了叶片加工过程中切削力的大小;在此基础上,采用数值模拟方法获取叶片在精加工过程中的变形量.通过极差和方差分析,探讨了主轴转速、进给速度、主轴转速和进给速度一级交互作用、切削深度对叶片变形的影响规律.研究表明:在精加工过程中,主轴转速、进给速度、主轴转速和进给速度的交互作用对叶片变形的影响比较显著;由于精加工过程中,进给速度较大,切削深度相对较小,切削深度对叶片变形影响并不显著.     

五轴机床机构运动精度的可靠性分析

五轴联动加工中心是数控机床的高端产品。运动精度是评价机构质量的重要考核指标。以往机床机构运动精度分析中,往往不考虑输入误差的随机性,造成评价结果不准确。应用齐次坐标变换,推导了一种2R3T型五轴机床的运动学方程。基于多体系统理论,建立了机床的误差模型。考虑输入误差的随机性,推导了机构运动精度可靠性计算模型。机床机构运动可靠性分析为提高机床加工精度和使用寿命提供了一定的理论参考意义。     

磨床主轴载荷谱编制方法与实验研究

随着高精密磨削技术的不断发展,对数控机床的可靠性要求越来越高,磨削载荷谱是构建磨床主轴可靠性试验平台的关键科学依据。本文以轴承套圈内圆磨床主轴载荷为例,根据机床主轴实际磨削过程,利用测试机床主轴磨削功率方法对磨削加工载荷进行长期试验测试、记录和分析,研究了其载荷信号特征及处理方法,并给出了磨床主轴载荷谱的编制方法。最后,本文绘制了"空转-磨削-空转"与真实的现场载荷相一致程序载荷谱,为磨削主轴可靠性试验提供加载条件和理论依据,对提高磨床主轴可靠性设计有着重要意义。     

数控机床单轴受力对反向间隙影响的研究

为了研究实际加工过程所产生的切削力对数控机床反向间隙的影响,现以数控机床Y轴为例,通过对Y轴施加恒定载荷,模拟实际切削过程中产生的切削力,并使用激光干涉仪测量数控机床的定位误差,对数控机床Y轴进行相应的螺距误差补偿和反向间隙补偿,再次测量数控机床的定位误差。通过实验结果分析得出,数控机床的反向间隙随着切削力的增大而减小,但通过螺距误差、反向间隙补偿后的反向间隙却随着切削力的增大而增大;定位精度随着切削力的增大而增大,但通过螺距误差、反向间隙补偿后的定位精度却随着切削力的增大而减小。     

市场热点关注：凝聚科技力量 以新兴产业推动机床工业跨越

随着战略性新兴产业的点燃蹿升,将中国机床工业之火越烧越旺。岁末年初,传来了济南二机床集团研制的“双龙门大扭矩机械主轴五轴联动数控机床关键技术及设备”项目、上海机床厂“面向钢铁汽车行业的高档数控磨床关键技术及装备开发”项目和江西杰克机床公司自主研发的“异形零件高速精密磨削关键技术与高速随动数控磨床”项目,     

基于球杆仪的卧式五坐标加工中心圆度误差诊断

对卧式五坐标加工中心进行XY、YZ和ZX三个平面的球杆仪测试,获得了机床在不同进给速度条件下的三个坐标平面的圆度误差。针对三个平面的圆度误差分布,分析了影响数控机床圆度的误差项,以及不同进给速度时的机床圆运动中心偏置、各个直线进给轴的实际螺距、设定进给速度与计算进给率的关系。最后,结合实例,分析各项误差的成因,给出具体测试结果的诊断信息和解决措施。