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。     

基于规划单元的连续微小直线段在线规划算法

为提高数控系统中连续微小直线段的规划效率/解决跨段插补问题,提出规划单元的概念,通过将诸多微小直线段划分为规划单元进行速度规划,根据规划单元内部各控制点的加速度约束、加工误差约束、跨段插补约束和指令速度约束等速度约束条件,计算出规划单元的进给速度和终点速度。为了实现微小直线段加工的连续变速过程,提出线速度前瞻算法,并结合规划单元定义给出前瞻规划单元的最小理论长度,建立前瞻缓存区,通过速度回溯算法实现缓存区内部规划单元速度规划过程。结合口腔修复体数控机床的加工代码轨迹对基于规划单元的连续微小直线段速度规划算法进行验证,结果表明该算法能够满足口腔修复体高速连续加工。     

双频激光干涉仪测试直线电机进给定位精度的研究

应用双频激光干涉仪对直线电机进给的定位精度进行了测试。在介绍双频激光干涉仪测量原理的基础上,对直线电机进给定位精度测试方法作了详细的描述。测试结果发现,直线电机进给的速度、加速度的变化对定位精度的影响不是很大。利用最小二乘法对各点定位精度平均值进行分段线性拟合,并对直线电机进给的定位精度进行补偿,可以较大地提高直线电机进给的定位精度。     

直线电机力学系统的计算与分析

通过建立直线电机的受力模型,推出直线电机的推力和功率计算公式,得出最大速度和加速度公式,解决了保证在一定的功率储备的前提下,使直线电机的推动力、进给速度和加速度满足高速机床的要求等问题,在直线电机的设计和制造中具有借鉴意义。     

箱形件的加工

本文介绍了几台中，小规格的高速加工中心，能加工的材料范围宽广，有的主轴转速达４２０００ｒ／ｍｉｎ，有的快速移动速度为６０ｍ／ｍｉｎ，有的换刀时间只有１．５ｓ，有的加速度为６ｍ／ｓ＾２。     

磨削过程模拟及磨削机理研究（下）

３磨削机理研究３．１磨削用量及参数磨削运动：外圆磨削（逆磨）,砂轮速度Ｖ＝３０×１０３ｍｍ／ｓ,工件速度ｖ＝５×１０２ｍｍ／ｓ,纵向进给速度ｓ＝８ｍｍ／ｓ,加工余量ｔ＝４０×１０－３ｍｍ;工件参数：工件半径ｒ＝５０ｍｍ;砂轮参数：砂轮半径Ｒ＝１５０ｍ...     

基于感应式异步直线电机力学特性的研究

通过建立感应式异步直线电机的力学模型,设计出异步直线电机的推力公式和计算功率,得出了异步直线电机最大速度和加速度公式,解决了保证在一定的功率储备的前提下,使感应式异步直线电机的推动力、进给速度和加速度满足高速机床的要求等问题,在感应式异步直线电机的设计和制造中具有借鉴意义。     

在车间中运行的带直线电机机床

许多公司生产采用直线电机的高速加工中心,如Ingersoll,Kingsbury,Ex-Cell-O,Grob System,Precitech,Renault Automation和Forest Line’等好几家公司。Ingersoll公司的HVM 600和800是采用直线电机轴驱动,进给速度达到80m/min和加/减速度达到1.5g的高速加工中心。该机床以采用箱中箱结构和流体轴承,转速达20000r/min的静压/动压主轴为其特色。用户可以选用Indramat或GE Fanuc公司的直线电机及伺服驱动。 Kingsbury公司的Cyber-Cell 2机床的加速度达到1.6g,进给速度达到90m/min,主轴的标准转速达到     

几种高进给速度机床

1 ＤＭＧ公司新研制的ＤＭＦ2 2 0型加工中心 ,Ｘ轴 (立柱移动 )安装了进给速度达 10 0ｍ/ｍｉｎ的直线电动机 ,Ｙ和Ｚ轴选择滚珠丝杠传动。机床配备可存贮 30把刀具的自动换刀装置 (可选 10 0 )。换刀时间为 5ｓ(切屑—切屑 )。机床的ＣＮＣ系统选择Ｓｉｅｍｅｎｓ 840ＤＰｏｗｅｒｌｉｎｅ ,其内部配置了比 840Ｄ快 10 0 %的Ｐｅｎｔｉｕｍ处理器。2 Ｍａｔｓｕｕｒａ公司新研制的ＬＸ -1型高精度ＶＭＣ ,以能提供ｎ =6 0 0 0 0ｒ/ｍｉｎ的主轴转速和 3轴装有直线电动机使进给速度达ｆ=90ｍ/ｍｉｎ和ａ =1.5ｇ的加 /减速度为主要特点。主…     

直线电动机速度控制的研究

利用直线电动机作为快速伺服进给单元,实现机床的零传动,能达到高速高精度加工目的.但直线电动机在运行过程中进给速度越大,电动机实际运动的位置跟随理论运动的位置性能越差,如何降低系统响应的跟随误差,是使系统性能优化的关键.通过PMAC双闭环控制,专家自适应PID伺服控制环调整控制参数,能使直线电动机进给系统获得良好的动态及稳态性能.     

Evaluation and modeling of productivity and dynamic capability in high-speed machining centers

The current standards for machine tool performance evaluation do not consider productivity and dynamic capability at high feed rates. Therefore, industry does not have a basis for machine tool comparison. Testing was conducted with the Heidenhain KGM 181 grid encoder to record the actual path of the machine at high feed rates (up to 16 m/min). This paper shows the significance of linear vs. circular interpolation, acceleration and rate of change in acceleration (jerk) on the productivity and dynamic capability of this type of machine. Under high feed rate interpolations, the actual cycle time can differ significantly from the ideal cycle time (calculated with the traveled distance and programmed feed rate). A modeling approach with simple testing protocols is presented in order to predict the cycle time during machining with high feed rates. The proposed modeling approach provides less than 6% error in estimating cycle time.     

基于驾驶模拟器的驾驶员所偏好的转向盘力矩特性研究

利用ADSL开发型驾驶模拟器研究了在不同速度和侧向加速度下的中国驾驶员所偏好的转向盘力矩特性。研究结果表明，中国驾驶员所偏好的转向盘力矩与欧洲和日本驾驶员所偏好的转向盘力矩一致，随车速的增大而增大，在线性区域内（侧向加速度小于3m／s^2），随侧向加速度的增大而明显增大，在非线性区域内（侧向加速度大于3m／s^2），随侧向加速度的增大，驾驶员所偏好的转向盘力矩增大不明显。研究结果为汽车电动助力转向的助力特性设计和线控转向的路感模拟提供了依据。     

陀螺效应对精密离心机加速度的影响研究

为了研究精密离心机主轴回转运动模式以提高其加速度精度,以转子刚体动力学为基础分析了精密离心机回转主轴的定点陀螺运动,建立了考虑公转效应的转盘测试点处的精密离心机加速度矢量模型;同时提出了针对精密离心机动态半径测量的内外基准测量法的加速度矢量模型及加速度误差矢量模型;根据给定参数计算并分析了考虑公转效应时的加速度绝对误差值在100g时为5.89 m/s2,相对误差为6‰;而通常精密离心机相对精度要求为10-5～10-6,此时主轴定点陀螺运动的公转不可忽略。     

混合偏最小二乘回归和粒子群优化直接进给轴加速度饱和性能的优化方法

为了提高直线电机驱动进给轴的驱动性能,对进给轴的加速度饱和性能优化方法进行了研究。分析了直接进给轴驱动过程中加速度饱和性能的影响因素,提出一种混合偏最小二乘回归(PLS）与粒子群优化(PSO）的优化方法。采用正交试验设计方法分配伺服试验参数,利用激光干涉仪测量进给轴的运动时间和速度,从而构建样本库,建立基于PLS的加速度饱和性能模型,采用PSO算法辨识加速度饱和性能优化的伺服参数。搭建了直接进给轴试验平台,进行了200组样本的随机试验。结果表明,混合优化后的伺服参数具有较好的加速度饱和性能,比样本组的平均加速度饱和性能指标高68%。     

铁路客车车体冲击大变形的研究

在车辆轻量化的过程中,车体承载结构的轻量化显得尤为重要。车体承载结构的轻量化,要保证车体的耐碰撞性不降低,从而实现车辆结构自身被动安全保护的目的。本文利用ANSYS/LS DYNA软件建立了25K硬卧客车车体轻量化前后的动态显式有限元模型,分别在5. 89m/s和11. 8m/s的速度下碰撞刚性墙,得到了车体的相对位移、加速度和能量的变化过程,并作了对比分析。     

Design of a real-time adaptive NURBS interpolator with axis acceleration limit

With recent advances in high-speed and high-accuracy machining, the NURBS interpolator has shown significant effect on dealing with the free-form curves and surfaces. The existing study aims at developing the adaptive interpolator which confines the chord error, the tangent acceleration, and jerk. However, the excessive axis acceleration is still unavoidable at the sharp corners and will deteriorate the contour accuracy. In this paper, a real-time adaptive NURBS interpolator considering the acc/dec capacity for each individual axis is developed to confine both the chord error and the axis acceleration. The maximum feasible feed and tangent acceleration range are deduced, respecting the given axis acc/dec limit. A two-stage feed determination scheme is applied to calculate the adaptive feed rate for each sampling period. A look-ahead window is utilized to improve the calculation performance for real-time application. Simulations and experiments are performed to verify the resulting feed rate, acc/dec profiles, and the real-time performance of the proposed interpolator.     

基于振动反馈的数字雕刻机进刀率自动调整方法

雕刻机的加工精度和加工效率在很大程度上受进刀率参数的影响,针对如何提高雕刻机加工精度和效率的问题,将反馈控制技术应用到雕刻机进刀率的调整中,开展了对雕刻机振动信号的研究,分析了加工过程中X轴、Y轴和Z轴3个方向的振动信号以及影响振动信号的因素,以S3C2410ARM控制器为核心,运用加速度传感器A／D采样技术和Linux编程语言,建立了进刀率和Z轴振动信号之间的关系,提出了一种基于振动反馈信号的自动调整进刀率方法,结合步进电机的“S”型加减速控制,取得了良好的控制效果。研究结果表明,该进刀率自动调整方法可以提高雕刻机的加工效率,同时保证加工精度。     

Determining the kinematic parameters of moving test objects via the results of video recording

Algorithms for processing results of high-speed video recording of the processes of interaction between test objects and barriers are presented. The algorithms make it possible to determine the position of the test object relative to a barrier, as well as the kinematic parameters (the velocity and acceleration) of the points of the test object before, during, and after interaction with the barrier at initial test object collision velocities of up to 120 m/s. The efficiency of the developed algorithms is confirmed by the good coincidence of the results of videogram processing with the results of acceleration measurements by piezoelectric accelerometers.     

基于VPT高速电梯性能分析及动力学参数优化

高速电梯在水平和垂直方向的振动是影响舒适感的主要因素。为了提高舒适型并缓解振动和冲击对电梯内部仪器的影响,对电梯振动的动力学参数进行了优化。通过虚拟样机技术(virtual prototype technology,简称VPT)在虚拟样机中完成对高速电梯运行过程中速度和加速度的仿真分析;运用灵敏度分析法,分别通过固有频率分析和信号频域分析对影响电梯系统垂直和水平方向的振动动力学参数进行了优化。仿真结果显示,优化后的电梯系统垂直方向的振动加速度由原来的1.12 m/s2降为1.04 m/s2,轿厢水平方向的振动加速度小于0.1 m/s2,使垂直和水平方向的振动加速度最大幅减小,提高了电梯的乘坐舒适感,为高速电梯系统的优化设计与研发提供一条有效途径。     

Techniques for DFB Fiber Laser Based Accelerometer

A distributed feedback fiber laser based Bragg grating vibration sensor system is proposed.Demodulated by using an unbalanced M-Z interferometer,experiment demonstrates that the system runs at a sensing sensitivity of about 257.2 rad·s2/m and a resolution of 4.2×10-5 m/s2 for monitoring acceleration.Experimental results show that the phase-shift changes with the acceleration linearly.