数控机床导轨变形误差补偿技术研究

针对机床导轨变形特别是大型、重型机床的导轨变形降低加工精度的问题,提出了利用软件误差补偿技术来消除导轨变形对加工精度的影响.以数控车床为例,分析了导轨变形对加工零件的影响,提出了利用最小二乘法拟合导轨变形曲线,阐述了利用指令修正技术进行误差补偿的原理,为进行数控机床全局误差补偿提供了理论依据和技术参考.对CK6140型数控车床进行了补偿,有效地改善了加工精度.     

机床导轨热变形及热应力的计算

机械制造业中，机床导轨的热变形对机床的加工精度影响很大，为了解决这一问题，就必须对导轨的热变形及其热应力有一个比较准确的计算，本文探讨了机床导轨的热变形及其热应力的计算模型的建立方法。建立机床导轨热变形后的数学模型能够给分析与消除热变形对工件加工的影响提供一定的方法。     

数控机床导轨面变形预补偿的有限元分析

针对机床导轨变形特别是大型、重型机床的导轨变形而引起的数控机床加工精度问题,应用有限元分析法,借助先进、功能强大的有限元分析软件ANSYS对大件横梁导轨面进行静力学分析。在考虑横梁自身质量的同时,根据机床实际工况,施加附加力,并确立在横梁上移动的部件的几个关键位置,最后分析出各导轨面的变形曲线,提供横梁导轨面加工时补偿用曲线图,通过数控插补铣直接铣出补偿曲线,预先予以导轨变形补偿。     

精密主轴热变形误差的实验研究

主轴是机床的关键部件,其热变形误差是影响精密机床工作精度的主要因素之一。文章对镗床主轴的不同热变形误差形式及对加工精度的影响进行了讨论。依据ISO和ASME标准建立某型号精密卧式坐标镗床热变形误差的测试环境,采用高精度测试系统对其主轴进行温度和热变形误差的实验测试与分析。结果表明,主轴热变形误差严重影响机床加工精度,主轴转速影响其达到热平衡的时间及热误差大小,需采取有效措施对热变形误差进行补偿,优化热结构,进一步提高机床加工精度。     

超精密车削中心整机热-结构耦合分析

高速高精度车削中心在加工过程中,在多种热源的作用下其结构会产生一定的热变形,影响工件与刀具问的相对位置,造成加工误差.分析出车削中心整机的温度分布特点及其热变形,采取有效的措施,对于减小热变形、提高加工精度意义重大.文章在对车削中心整机热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析方法,建立了车削中心的有限元热分析模型,并进行了温度场及热.结构耦合分析计算,为分析热变形对机床精度的影响及热补偿的进行提供了依据.     

热变形对高速干式滚齿机加工精度的影响

根据高速干式滚齿机机床的设计结构,分析了其热变形机制。在此基础上,分析了机床床身热变形以及立柱热变形对滚齿加工精度的影响,同时建立了相应的误差模型并进行了初步验证,为滚齿机热变形误差的控制及补偿提供了有益参考。     

减少机床热变形方法的研究

机床在各种热源的作用下,产生热变形,影响工件与刀具之间的相对位移,造成加工误差,从而影响零件的加工精度。所以,减少机床热变形对提高机床加工精度是极其重要的。本文对机床工艺系统的主要热源进行了分析,并对减少机床热变形的方法及国内外研究的现状进行了讨论。     

龙门加工中心丝杠组件热态性能与温度场实验研究

龙门加工中心丝杠热变形是影响机床加工精度的重要因素。为减小丝杠热变形对机床加工精度的影响,以丝杠的实际工况为基础,建立了丝杠温度场及热-结构耦合分析模型,运用有限元分析法获得了丝杠表面的温度场分布及丝杠重力和进给方向的热变形规律。运用M7500红外摄像仪进行了丝杠温度场实验,验证了一定时间段内温度场分析的准确性,并结合实验对仿真参数进行修正,提高了温度场仿真分析的准确性,为丝杠进给过程中控制系统的热误差补偿和整机润滑散热系统的结构改进提供了理论依据。     

数控机床热变形误差补偿技术

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过实时热变形误差补偿可以提高数控机床加工精度.本文在分析产生机床热误差的原理的基础上, 探讨了热误差的测量方法,利用多元线性回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型.应用数控系统的PLC补偿功能,对XH178加工中心加工过程中的热误差进行了实时补偿.实验结果表明误差补偿量达到80%以上.     

可抵消重力变形的横梁导轨面曲面设计

机床的横梁在前端运动部件的重力及倾覆力矩的影响下,很难保证横梁导轨所在轴轴线运动的直线度误差和角度偏差满足工艺规定的要求。在实际装配时通过多次刮研导轨面来保证横梁轴轴线运动的几何精度满足工艺规定的要求,装配效率低下,而横梁导轨所在轴最终的几何精度也不高。文中在考虑前端运动部件移动的情况下,利用有限元仿真方法得到了前端移动部件在横梁上各位置处横梁导轨面的变形,并采用反变形原理,对机床的横梁导轨安装面与靠面进行设计,将导轨安装面与靠面加工成微圆弧形式,可以抵消横梁以及前端运动部件引起的重力变形对横梁导轨所在轴的几何精度的影响,从而显著提高机床的装配效率,提高横梁导轨所在轴的几何精度。     

超精密车削中心热分析边界条件的确定

高速高精度车削中心在加工过程中其结构会发热,从而产生热变形,影响工件与刀具间的相对位置,造成加工误差。分析车削中心整机的温度分布特点,对于如何控制机床温升、减小热变形、提高加工精度意义重大。有限元热分析是应用广泛的一种温度场虚拟分析方法,其中边界条件对分析结果起着决定性的作用。对车削中心整机有限元分析中的热边界条件进行了详细的分析计算,并建立了有限元热分析模型,进行了温度场分析,初步预测了车削中心整机温度分布。     

基于粗集方法的机床热补偿误差的温度测点优化

机床热误差是影响机床加工精度稳定性的最大误差源,因此减小热误差对提高机床的加工精度至关重要。采用粗集理论对机床热变形建模及补偿技术中温度测点的选择进行优化,以HMC800A立式三轴加工中心温度测点的选择为例进行研究,结果表明该方法能有效地减少温度测点数量,既可以保证模型的精度,又可节省工作量。     

A thermal error model for large machine tools that considers environmental thermal hysteresis effects

Environmental temperature has an enormous influence on large machine tools with regards to thermal deformation, which is different from the effect on ordinary-sized machine tools. The thermal deformation has hysteresis effects due to environmental temperature, and the hysteresis time fluctuates with seasonal weather. This paper focused on the hysteresis nonlinear characteristic, analyzing the thermal effect caused by external heat sources. Fourier synthesis, time series analysis and the Newton cooling law were combined to build a time-varying analytical model between environmental temperature and the corresponding thermal error for a large machine tool. A multiple linear regression model based on the least squares principle was used to model the internal heat source effects simultaneously. The two models were united to make up a synthetic thermal error prediction model called the environmental temperature consideration prediction model (ETCP model). A series of experiments were performed using a large gantry type machine tool to verify the accuracy and efficiency of the predicted model under random environments, random times and random machining conditions throughout an entire year. The proposed model showed high robustness and universality, with over 85% thermal error, with up to 0.2 mm was predicted. The mathematical model was easily integrated into the NC system and could greatly reduce the thermal error of large machine tools under ordinary workshop conditions, especially for long-period cycle machining.     

龙门加工中心主轴滑枕结构有限元分析技术研究

龙门加工中心主轴滑枕结构是连接刀具和机床的一个重要部件,其受切削力和受热变形将直接影响刀具的加工精度.通过建立龙门加工中心主轴滑枕结构的有限元分析模型,在计算热源发热量以及主轴滑枕结构热边界条件的基础上,利用ANSYS有限元分析软件在其工作状态下进行切削力变形分析、稳态热变形分析以及热-结构耦合分析.得到了主轴不同转速条件下主轴滑枕结构热态性能及刀盘直径方向变形规律,为该型龙门加工中心主轴滑枕结构优化设计和热变形补偿提供了理论依据.     

基于ANSYS的直线导轨热变形分析

对直线导轨副滑块往复运动过程中导轨摩擦热变形进行模拟,考虑导轨和滑块之间的相对位置变化,分析摩擦热在往返运动中对直线导轨热变形的影响。首先分析直线导轨副热载荷分布情况,建立热应变有限元模型,计算加载摩擦热源下导轨变形量,对加工过程中热误差补偿具有指导性作用。     

基于ANSYSWorkbench的树脂混凝土机床床身热变形分析优化

树脂混凝土一般具有较好的力学性能,优秀的热稳定性和优异的吸振性,为了探究树脂混凝土的热稳定性,充分利用虚拟仿真技术和Pro/E与ANSYS Workbench协同仿真方案,建立了某超精密加工中心床身的实体模型。通过对树脂混凝土材质以及传统铸铁材质的床身热变形结果的分析,找到了影响机床床身热变形的主要因素,并对机床材料和约束进行优化。结果证明优化后的机床床身具有很好的热稳定性,为提高超精密加工中心的热稳定性能提供有用的理论依据。     

机床热变形及热误差优化研究

为减少热变形对精密加工精度影响,对夏冬两季节机床主轴箱上温升和热变形及环境温度的影响进行了测试分析,并采用BP神经网络模型化的Volterra级数非线性系统实现热误差建模。分析结果表明：夏天环境温度受主轴箱散热影响而温度迅速升高;冬季机床散热较快,主轴箱上温升比较明显,环境温度几乎不变;同一台机床在夏季和冬季的热变形规律相似而变形量稍有不同。通过实验验证了该模型具有预测精度高的优点,为数控机床热误差实时补偿提供了参考。