可重构三轴机床几何误差敏感性变化规律预测

机床的几何误差敏感源辨识是对机床精准设计的一项重要挑战,特别是其运动轴间的位姿关系在机床重构后会改变,如何快速地鉴别机床重构后的空间误差敏感项对后续加工有较大影响。本文以可重构三轴机床为研究对象,采用齐次坐标变换矩阵方法,提出了基于模块化误差矩阵的综合空间误差模型快速重建方法。运用矩阵微分求得各几何误差的敏感性系数,分析不同的三轴机床结构与敏感误差源变化规律的映射关系,对不同配置的机床进行敏感性规律验证。结果表明:机床在不同的重构配置下均符合该变化规律,有利于可重构机床的设计和加工精度的提高。     

自由曲面加工全局干涉检验与刀位修正

针对自由曲面加工过程中的全局干涉问题,提出了一种基于自适应模拟退火遗传算法(SAGA)的快速全局干涉检验方法,将全局干涉检验转化为自由曲面上点到刀具轴线段的最短距离的寻优问题,获得了曲面上点到刀轴最短距离的直接求解方法,并基于矢量方法对干涉刀位进行了修正。设计了一种新的非线性自适应度函数,避免算法过早收敛于局部最优值。算法融合了自适应的交叉、变异算子以及模拟退火思想,经Schaffer函数测试其收敛概率约为99%。应用算例分析表明:自适应SAGA在全局干涉检验时计算量约为离散法的1/4,且避免了极值方法求解不收敛的问题,能直接计算出干涉点位置及干涉量,为全局干涉检验和刀位修正提供了科学依据。     

数控铣、滚齿复合机床虚拟样机机电异构仿真

机电异构建模与仿真技术是数控机床动态性能分析的难点和重要方法之一.以带负载的电动机数学模型为基础,以数控铣、滚齿复合机床水平进给系统为研究对象,借助ADAMS/Controls模块将ADAMS动力学模型与MATLAB控制模型结合起来,建立机电异构系统的虚拟样机.在MATLAB7.0中对虚拟样机进行仿真,利用仿真结果分析了交流伺服电机在带负载情况下的控制力矩特性,为数控机床机械与电气参数匹配的研究奠定了基础.     

人字齿轮装夹位姿误差对人字齿轮铣齿精度的影响

针对人字齿轮铣齿加工过程中存在装夹位姿误差影响人字齿轮加工精度的问题,基于平面包络理论和齐次坐标变换,建立含人字齿轮装夹位姿误差的人字齿轮铣齿数学模型,依据齿轮标准ISO1 328-1—1995建立齿轮精度评价的理论模型。分别研究了人字齿轮装夹偏心误差、倾角误差、偏心误差和倾角误差的耦合作用这3种情况下对齿轮的齿廓误差、齿向误差、齿距误差的影响规律,得到齿面误差的敏感项。最后进行人字齿轮铣齿实验,实验结果验证了人字齿轮装夹位姿误差对人字齿轮铣齿精度的影响规律的正确性。所得规律及其研究办法有助于人字齿轮铣齿误差辨识、误差补偿和加工精度的提高。     

大重型数控转台静压主轴承载及蜗轮蜗杆啮合侧隙优化

大重型数控转台采用静压轴承径向定位,双导程蜗轮蜗杆精密分度。蜗轮蜗杆啮合侧隙与静压主轴轴承的刚性耦合,影响转台分度精度、重复定位精度和动态性能。基于齿轮分配器的工作原理,建立了大重型数控转台静压主轴轴承的数学模型,分析了各个油腔的压强对应关系,阐明了转台径向承载能力、承载刚性与偏心率的关系。借助激光干涉仪测量转台分度曲线,针对蜗轮蜗杆啮合侧隙的不均匀的现状,推导了啮合侧隙的最大值,提高了转台的重复定位精度及精度保持性。     

面向机床整机性能的床身静态特性分析

机床床身作为数控机床的基础支撑件之一,其静态性能对机床性能有重要影响。为得到单个部件的静态性能对整机的影响,以CLFH-200齿轮复合机床床身为研究对象,提出了一种针对机床单个部件性能与整机性能相联系的分析方法,采用Solidworks软件建立整机模型,运用ANSYS Workbench软件建立刚柔耦合有限元模型,利用双因素优选法确定机床床身最佳分析位置,选取刀具位移为静力学分析观测值。结果表明:由床身形变引起的刀具位移为0.004 85 mm,床身最大应力在材料许用应力范围。本文研究为机床单个部件的设计和优化提供了参考。