颤振模型对稳态误差分析的影响

通过理论分析和计算机仿真研究了经典切削颤振模型的稳态误差,发现该误差值随切削条件的变化而大幅度变化,这导致数控机床切削动态特性的仿真结果严重失实。在分析经典模型不足的基础上建立了一个新的切削颤振模型,理论分析和仿真表明新模型的稳态误差趋于零,它为数控机床的切削动态特性仿真提供了可靠的数学模型。     

基于空间包络理论的双刀盘铣齿关键参数优化

针对直线廓形的单铣刀盘铣削斜齿轮时齿面法向偏差较大且分布不均匀的问题,提出一种双铣刀盘铣齿法来减少齿面法向偏差。根据空间包络原理,对双刀盘铣齿进行建模并通过解析算法求取双刀盘所包络的端面齿形和齿面法向偏差。在不过切的前提下,求取刀盘间距的调整范围,并结合刀轴中心距分析两者与齿面最大法向偏差的关系。根据所得规律,以双刀盘铣齿关键参数—刀盘间距、刀轴中心距与法向偏差的关系为约束条件,通过调整刀盘间距与刀轴中心距,使用离散变量网格直接寻优算法,以减少齿面最大法向偏差为优化目标,对双刀盘铣齿关键参数进行优化研究,从而实现对齿面法向偏差的优化。通过物理样机试验表明,该优化方法可有效减少齿面最大法向偏差。     

双刀盘铣削斜齿轮端面齿形分析

针对单刀盘铣齿端面齿形不均匀余量对后续齿面精加工的影响,提出一种双刀盘铣齿方法。使用空间包络理论建立双刀盘铣齿数学模型,推导双刀盘铣齿接触条件式,得到空间接触线,并根据螺旋面啮合原理得出端面齿形。利用渐开线齿廓性质,对端面齿形的法向偏差进行了求解,求取端面齿形法向偏差的分布形式,得到最大法向偏差。通过与单刀盘铣齿端面齿形进行比较,进一步验证双刀盘铣齿对端面齿形的优化,表明双刀盘铣齿可有效减小齿面法向偏差,改善齿面余量分布。     

转盘轴承实验台模型的建立

为研究转盘轴承的寿命及可靠性,设计研制出转盘轴承实验台,为实现在较低计算成本、较高计算精度下对系统模型进行仿真研究,提出基于SimMechanics模块搭建实验台仿真模型。仿真模型是在有限元计算的基础上,将实验台结构简化为线性弹簧,将转盘轴承简化以进行仿真研究,并与采用经验公式、有限元模型不同方法进行对比。仿真结果表明:SimMechanics仿真模型的精度不及有限元模型,但误差在10%以内,仿真模型实现了机械系统与控制系统在同一仿真环境中搭建,并且仿真模型的计算成本远小于有限元模型。     

基于多体理论的数控双盘铣刀加工斜齿轮啮合分析

以多体系统理论为基础,根据数控铣齿机运动原理,建立了包含误差因素在内的数控双盘铣刀加工斜齿轮啮合模型,推导出被加工齿轮的螺旋面方程.分析结果表明,采用双盘铣刀加工的方法,可以减少齿廓余量,改善齿廓余量的不均匀性.     

数控强力切削中伺服系统对极限切削宽度的影响

针对数控强力切削中颤振问题,建立了包含切削过程颤振环节的数控强力切削伺服系统数学模型。对模型的理论分析、计算机仿真及正交试验验证表明:增大位置环增益KPP可以提高机床快速跟踪性能,减小速度环积分时间常数τs能迅速消除系统静差,但极限切削宽度blim会随之而下降;过大或过小的速度环增益KPS都会导致blim下;优化调节伺服系统KPP,τs和KPS可提高系统的动、静态特性及blim。正交实验优化伺服系统参数方法简单可行,能有效地提高切削系统稳定性和极限切削宽度,适用于重型机床的数控强力切削。     

砂轮位置对成形磨齿齿廓偏差的补偿

为提高成形磨齿加工的精度,提出一种通过调整砂轮位置实现齿廓偏差补偿的方法.应用包络理论,建立已知砂轮轴向廓形和砂轮位置误差计算齿轮端面廓形的数学模型.通过数值研究发现,齿廓倾斜偏差与砂轮径向位置误差和切向位置误差成正比例关系而且满足叠加原理.应用这些规律,依据测量的齿廓偏差可以方便地计算出砂轮位置调整量.试验结果表明,该方法可以将齿廓倾斜偏差由7级精度(ISO1328-1:1997)提高到2级精度.     

盘形齿轮铣刀渐开线齿形数控磨削仿真研究

对盘形齿轮铣刀渐开线齿形的数控磨削加工进行仿真:根据渐开线设计的理论公式,提出了参数化设计方法,给出了机床坐标变换矩阵、刀位补偿及渐开线齿形坐标计算公式;给出了利用西门子840D数控系统的渐开线插补功能实现的仿真实例。