数控立式加工中心主轴热变形实验测试与分析

在精密切削加工技术领域,机床发热变形是影响加工精度的主要因素。设计Labview数据采集软件以及Matlab数据分析软件;对某数控立式加工中心主轴热变形进行测试实验;分析影响主轴热变形的主要因素,即主轴转速、主轴温度对机床主轴热变形的影响;应用人工神经网络技术对热变形进行非线性建模;为精密机床热误差补偿提供技术支撑。     

数控加工中心的热变形研究

现代制造业的不断快速发展,对数控机床的加工精度提出了更高的要求。目前,影响数控系统加工精度稳定性的关键因素包括结构几何误差、热误差、伺服系统误差和切削力误差。大量研究表明,热误差是数控机床等精密加工机械的最大误差源。现通过建立数控机床变形的误差传递模型,在静态作用下对数控加工中心进行合理布点,利用光纤光栅传感器研究加工中心温度场分布规律,采用激光位移传感器得出主轴误差变形规律,进而总结出加工中心热变形及热误差的变化规律。     

加工中心精度对壳体零件孔加工精度影响的分析

为提高壳体类零件的孔加工精度,提出了一种通过加工编程对立式加工中心几何误差进行补偿的方法。通过双频激光干涉仪对立式加工中心的定位精度和重复定位精度进行检测,并利用分析软件及其相关参数标准对检测后的数据进行分析,得到立式加工中心的定位精度和重复定位精度对零件加工精度的影响规律。进而提出通过零件加工程序对立式加工中心几何误差进行补偿的方法。通过实际加工,验证了所提方法的可行性,并且能够满足壳体类零件孔加工的精度要求,是一种快速、有效的误差补偿方法。     

立式加工中心的热误差实时补偿应用

论文根据机床长时间加工零件时,会导致机床局部运动部件的温度升高而影响加工精度。通过实验介绍了TMV-850A立式加工中心在零件加工时的主要热误差来源和实际精度补偿方法,进而提高了机床长时间加工时的精度。     

基于有限元的机床导轨热特性研究

在高速高精度机床切削加工过程中,导轨在多种热源的作用下会产生热变形,影响工件与刀具间的相对位置,造成加工误差。找出导轨热位移较大的点,并分析其对加工精度的影响,对于减小加工误差、提高加工精度至关重要。在对导轨热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析方法,建立了立式机床主轴导轨的有限元热变形分析模型,并进行了热变形分析,为分析导轨热变形对加工精度的影响提供了依据。     

数控立式加工中心主轴热变形测试与建模研究

热误差是影响数控立式加工中心制造精度的主要因素,机床主轴热变形是机床热误差的主要来源。针对传统机床主轴热变形单因素建模的不足,测试了某立式加工中心在几种转速工况下的温升及Z轴热变形,对测试数据进行了分析与处理,作出了在几种工况下主轴热变形与时间的关系曲线。对主轴热变形做了二元线性回归分析建模,以及人工神经网络建模,通过对比这两种方法建模的误差,表明神经网络建模优于二元回归建模。     

高速立式加工中心主轴箱热态分析

高速立式加工中心在加工过程中产生的热效应对机床加工精度的影响日益凸显.XH714B高速立式加工中心在高速加工过程中会出现主轴轴线热偏转现象,机床行业俗称为“闷头”,影响了机械加工表面的完整性,降低了粗糙度.主轴箱作为加工中心的重要热源,为了解决立式加工中心出现“闷头”现象的主要原因,对主轴箱的热态分析就显得尤为重要,采用有限元方法建立了XH714B高速立式加工中心主轴箱热态特性分析模型,分析计算了主轴箱在额定转速下的稳态热特性.与传统观点“滚动轴承为主轴主要热源”不同,提出主轴电动机的热损耗是导致机床主轴轴线在y-z平面内发生偏转的主要原因.     

立式数控机床主轴热态精度检测

利用电容式位移传感器和电阻式温度传感器对立式数控机床主轴进行高精度测量,试验获取主轴端径向和轴向热位移,以及主轴系统热敏感位置的温升。对于机械式主轴,主轴前后轴承和减速器因高速滚动摩擦发热,使得主轴的发热量很大,造成的热变形会严重影响机床的加工精度。对于结构稳定、技术成熟的数控机床,提高数控机床的热态精度最有效的措施是改进机床的主轴润滑方式或者对主轴轴承进行强制冷却。     

基于ANSYS的主轴热变形建模与分析

以CX8075立式车铣复合加工中心主轴为研究对象,确立了热边界条件,计算了主轴的发热量,建立了主轴的三维数字化模型,利用有限元法研究了稳态温度场分布,得出了主轴的热变形,分析了主轴的热变形原因,奠定了主轴热变形加工误差补偿的理论基础.     

某型号立式加工中心主轴冷却器系统热流固耦合热态特性分析

主轴热变形是影响数控机床加工精度的关键因素，识别主轴系统的热态特性，进而控制主轴热变形是提高机床整机精度的重要任务。文中以某企业实际生产的立式加工中心主轴系统为研究对象，建立其主轴冷却器系统的三维模型；利用ANSYS Module Designer生成流域的三维模型，再利用Mechanical对冷却器和流域进行单元划分，形成流场有限元模型，通过流场分析获得流体的温度分布、速度变化、压力变化及冷却器的温度分布；通过稳态热分析，求解得到分析模型的温度分布；将流场分析得到的流体边界面的压力载荷和稳态热分析得到的温度载荷数据传递给静力结构分析模型，求解得到其应力分布及热变形。分析结果可为主轴冷却器系统结构的进一步优化设计和控制主轴热变形提供技术支持。     

基于GS-SVM的数控机床热误差预测研究

为了提高立式加工中心热误差的预测精度,考虑影响立式机床热误差的主要因素,提出了支持向量机预测热误差预测模型,并用网格搜索算法对支持向量机的参数惩罚因子和核参数进行搜索。通过实验数据分析得出结论,基于GS-SVM模型对数控机床主轴热变形能够进行准确预测,并与BP算法模型进行对比。结果表明GS-SVM主轴热变形预测模型效果优于BP算法预测算法,具有较高的预测精度,为数控机床热误差研究提供参考。     

端面磨床的热源平衡

热变形产生的位移以沿机床主轴轴向为最大。该位移值是变化的并同加工零件的宽度一起加入到尺寸链的封闭环中。加工零件幅宽的精度主要取决于机床的热状态。     

一种基于SINUMERIK数控系统的高速机械主轴热变形分析及实时补偿方法

为避免机床热变形对加工精度的影响,针对高速机械主轴发热量大、传动链中热量不均衡等特点,提出了一种基于SINUMERIK数控系统的主轴热变形实时补偿方法。以某卧式加工中心作为研究对象,利用主轴热变形分析仪进行机床主轴热变形检测,采集检验棒在X、Y、Z这3个方向的实时变化并生成曲线。在主轴系统中布局5个温度传感器实时采集主轴内部温度,采用线性回归方法建立机械主轴的热误差模型,结合SINUMERIK数控系统提供的同步功能及温度补偿功能,实现对刀尖位置的实时补偿,保障了机床的加工精度。     

基于刚柔复合预压技术的立式加工中心主轴部件的研发

立式加工中心对主轴和轴承有较高的要求。目前,市场上立式加工中心的主轴轴承一般单独基于刚性预压或弹性预压进行工作。若主轴轴承单纯采用刚性预压技术,则在主轴工作时,会由于主轴温度升高产生热伸长,且热伸长量一般大于其他零件的热伸长,导致原来对轴承的预压力变小甚至为零,会降低主轴回转精度,从而在工作时可能发生主轴窜动问题。若主轴轴承单纯采用弹性预压技术,则当主轴处在低速、大余量切削时,因切削力大,与刚性预压相比,弹性预压刚性弱,同样会降低主轴回转精度,严重时主轴可能被卡住。针对存在的问题,采用刚柔复合预压技术,较好地解决了问题。     

卧式加工中心主轴系统温度场分布测试与研究

热变形对高端数控机床加工精度影响很大,而温度场分布不均匀是造成热误差的主要因素,因此对机床主轴系统温度场进行检测与研究就显得尤为重要。运用FLIR红外热像仪测温技术,对卧式加工中心主轴系统热测试初始状态和终点时温度场分布、温升变化规律进行了测试与研究。经研究发现,被测机床热态性能优异,主轴箱体温度场分布呈现出前高、中低、后高的分布状态,主轴箱体达到热平衡状态以后温度场一致性较好。研究工作为后续卧式加工中心主轴系统温度控制以及热变形补偿提供了有效的数据支持。     

45°回转头体工艺计算的另一种解法

我厂XH7910／2型立、卧式加工中心集立式加工中心和卧式加工中心为一体,采用立、卧主轴转换结构,实现工件一次装夹的五面加工技术,结构比较紧凑。其中,立、卧回转头主轴箱体是该机床的主要零件,图1是主轴立、卧转换结构换示意图。图2是回转头体简图,其中45°、（375±0.05）mm及角度形位公差是非常重要的尺寸,加工起来也很困难,这些尺寸的加工精度直接影响着机床主轴的立、卧转换精度。为保证该零件45°夹角、（375±0．05）mm尺寸及其角度形位公差加工精度,我们安排在瑞士DiXi280高精度坐标镗床上加工。     

Z轴加工精度优于5μm的立式加工中心

日本牧野铣床制作所开发出了V77型立式加工中心,能实现工件Z轴加工精度优于5μm。一般加工中心重视X、Y轴的定位精度,而对Z轴精度(主轴长期运转中轴向移动变位)较难控制,而V77型加工中心(主轴为BT40时,最高转速为2万r/min。为BT50时,最高转速为1.2万r/min)的设计结构重视预防热     

非切削状态下加工中心主轴动态回转精度的测试及分析

以主轴动态回转精度为出发点,以两种不同类型加工中心主轴为测试对象,在非切削状态下分别进行了径向误差运动和轴向误差运动,以及热变形的测试及分析。提出了使用主轴误差分析仪进行主轴的动态回转精度以及热变形分析的方法,测试结果表明:静态误差相近的主轴,由于其结构、传动方式及冷却方式的不同,其动态精度可能存在很大差异。针对实测的加工中心主轴和整机的结构进行分析,可为机床和主轴的结构设计、误差补偿和实际加工提供技术支撑。     

立式加工中心Z轴运动精度的调整(上)

立式加工中心以结构较紧凑、占地较少,价格较低廉为优势,被广泛地应用于机械工业的板条类零件及磨具行业的加工,普遍受到欢迎。长期的实践证明,加工中心各轴的运动精度,尤其是Z轴的运动精度,对最终确保零件加工精度起到决定性作用。事实上Z轴运动精度已成为制约CNC立式加工中心机床质量的重要因素。     

立式加工中心主轴箱模态分析与实验

主轴箱的动态特性是影响机床整机加工精度与平稳性最重要的影响因素之一。以某型号立式加工中心主轴箱为对象研究了其动态特性,利用ANSYS Workbench对主轴箱的模态进行了仿真分析,得到了该主轴箱的固有频率和振型。为了验证仿真结果的准确性,进行了模态测试实验,帮助了解主轴箱的动态性能,为有效地提高立式加工中心的性能提供了参考。