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。     

基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统

目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。     

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。     

拉床主溜板双轴同步驱动仿真系统开发及应用

为给高精度伺服拉床同步驱动系统控制策略的研究提供分析手段,基于Matlab仿真软件建立了拉床主溜板双丝杠双伺服电机同步驱动系统的机电一体化仿真系统模型,模型由双轴同步控制器、永磁交流伺服系统、机械执行机构3部分组成。双轴同步控制器同时引入并联、串联和交叉反馈三种运行模式;永磁交流伺服系统设计了两个永磁交流伺服驱动器和两个永磁交流伺服电机的组合方式,其中两个永磁交流伺服驱动器均采用位置/速度/电流的三环构架进行设计;机械执行机构采用双丝杠主溜板耦合传动机构。基于该模型进行了同步驱动的性能分析,分析结果表明,在两边受力不平衡的情况下,采用并联/串联控制运行模式的同步驱动系统的同步性较差,不适用于同步精度要求较高的场合;采用交叉反馈控制运行模式的同步驱动系统的同步性较好,较适用于加工精度较高的大吨位高效率拉床。     

拉床自动刀夹头的改进

拉床自动刀夹头的结构如图1.其中卡爪是必须根据拉刀柄部规格和类型(圆拉刀柄部或键槽拉刀柄部)来更换的。过去卡爪的更换操作过程是:先把刀夹头体从拉床主溜板上旋出来,再旋开罩杆接头,使弹簧放松,再推开套筒,然后从刀夹头体的月形槽中更换卡爪。换好后把套筒推上,压住卡爪,旋紧罩杆接头,再重新把刀夹头体旋入主溜板。这样,由于螺纹长,罩杆接头还受弹簧的作用力,使得操作过程费力费时,螺纹也容易磨损。现在我们在套筒上开月形槽。槽的轴向位置与刀夹头体的月形槽位置相对应。槽的尺寸大小是能让卡爪方便地通过。如图2是L6120型拉床自动夹头的套     

液压拉床双缸IPSO-PID伺服同步驱动控制研究

针对单缸驱动液压拉床存在刀架溜板同步性能较低的问题,设计了双缸电液伺服同步驱动系统,在分析刀架溜板拉削运动特性的基础上建立了系统的非线性模型;根据系统跟踪性能和同步性能指标要求,引入改进型粒子群优化算法(IPSO),提出了类似经典PID控制器结构的IPSO-PID伺服同步控制策略。在液压拉床上的实际应用结果表明,该控制策略比常规PID同步控制策略具有更好的跟踪性能和同步驱动性能,可以较好地解决双缸液压拉床的同步驱动问题。     

双油缸上拉式内拉床的研发与应用

正一、概述公司自主研发设计的L55720上拉式内拉床采用全新框架式结构,整体性好,主体部件均通过有限元和在线仿真分析。该机床属于全护送双油缸立式内拉床,在拉削过程中采用拉刀固定、工件运动的方式实现全护送(即拉削工件时,下夹头夹紧拉刀前刀柄不松开、上夹头套住拉刀后刀柄外圆,直至工件拉削快完成时,上夹头才退出后刀柄)。机床结构选用全新的直线滚珠导轨副实现拉刀接刀或送刀,保证机床的拉削精度。主液压     

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。     

加工大型阀门内花键孔的拉床设计

针对直径为2~3.01 m的大型阀门内花键孔的加工,研发设计了一台重型立式内拉床。利用ANSYS软件对床身、溜板、工作台等关键部件进行有限元模拟分析,通过对比优化筋板的结构,有效解决了重型拉床的振动问题。     

高速拉床突变负载工况的液压冲击仿真分析

高速拉削因能够得到较高的表面质量而逐渐在制造工艺中得到重用。拉削开始和结束时,拉削力是突变载荷,必然会对高速拉床的高压大流量液压系统造成压力冲击,引起速度波动,进而影响拉削的尺寸精度和表面质量。基于拉床负载特性,利用AMESim软件对高速拉床液压系统的拉削过程进行仿真,分析了高速拉床在突变负载工况下,液压缸进油腔的压力变化和主溜板速度及加速度的变化,并根据仿真结果改进液压系统。结果表明:在液压缸的进油腔放置低压蓄能器能有效降低系统启动时的压力冲击;利用突变负载反馈PID控制,可以有效降低拉削开始和结束时的压力冲击和速度波动。