压电驱动器可控预紧力主轴设计及性能分析

可控预紧力主轴能够满足高速主轴在整个切削转速范围内热、动特性兼优的要求，已逐步成为智能主轴的重要发展方向。为弥补压电驱动器（piezoelectric actuator, PEA）可控预紧力主轴设计及选型方面的不足，提出一种具有分辨率高、响应快、对切削刚度影响小及结构紧凑等优点的PEA可控预紧力主轴结构。建立了静止状态和运行状态下的角接触球轴承刚度模型，并以此为基础建立了PEA可控预紧力主轴的等效力学模型，得到了预紧机构负载刚度随预紧位移的变化规律。然后，分析了PEA的输出特性，建立了预紧机构的实际输入输出模型，并通过该模型分析了初始预紧力和PEA刚度对预紧力控制区间的影响规律，进而提出了预紧机构设计选型原则。最后，应用提出的主轴结构和预紧机构设计选型原则设计了PEA可控预紧力主轴试验台。试验结果表明预紧力控制分辨率为1.5 N，阶跃响应时间为300 ms，验证了所建预紧机构实际输入输出模型的准确性；温度控制试验结果表明该主轴试验台具有良好的温度调控能力。研究结果可为实际工程中PEA可控预紧力主轴的设计提供指导。     

基于非线性刚度约束下的精密机床主轴系统优化设计

 采用“卸积木式”力学模型及以拟静力学模型建立的主轴轴承刚度矩阵对机床主轴系统的结构进行优化,通过数学变换较大地减少计算量;经过对多种机床主轴系统的分析计算,实现了体积和刚度的优化．并以M2110A型内圆磨床的磨头为例,验证了优化设计的效果．     

机床设计中滚动轴承应用设计

本文介绍了机床上主轴常用轴承的种类,并对机床设计中主轴滚动轴承的合理布置,轴承间隙调整和预紧,润滑、密封进行浅析。     

高速精密电主轴动态热态特性的研究进展

高速化和精密化是目前世界装备制造业发展的两大趋势.高速精密电主轴作为机床赖以实现高速精密加工的核心功能部件,其性能的高低决定了机床的整体发展水平.目前制约电主轴发展水平的关键之一是对电主轴的动态热态特性缺乏系统深入的研究.本文从轴承动态特性、轴承热态特性、电主轴整体热态特性及主轴系统动态热态性能设计等角度,分析了影响电主轴工作性能的若干关键技术,介绍了国内外电主轴相关技术的研究进展,指出了高速精密电主轴技术的发展趋势.     

大型非球曲面超精密复合加工机床

详细介绍了“大型非球曲面超精密复合加工机床”．该机床具有磨削、铣削、车削等多种加工功能，采用了高精度的FANUC系统，在X横向导轨上设计了独特的卸荷系统，在Z垂直导轨上设计了精确的配重系统，主轴转速为150r／min，可加工最大尺寸为φ1200mm的工件．用高精度的电感测微仪和自准直仪对机床进行了检测，结果表明：其数控系统位置及控制分辨率为0．05μm，主轴回转精度为26nm．最后，用该机床进行了超精密加工试验，经检测，其加工工件的表面粗糙度Ra优于15nm，实现了大型非球曲面的超精密加工．     

基于空间轴承寿命预测的预紧力优化分析

以航天机构中的精密轴系为研究对象,构建了空间轴承寿命预测的数学模型,提出适宜于固体润滑轴承初始预紧力优化的方法,为其预紧力的设计和选择提供理论指导。基于滚动轴承的运动学、拟静力学和Archard磨损模型,综合考虑支撑刚度和润滑膜抗压极限强度要求,确定了预紧力的许用范围。以使用寿命最长为优化目标,优化了空间轴承71807C的初始预紧力。研究结果表明:空间轴承初始预紧力的选择范围为70 N~200 N;在磨损过程中,磨损深度和残余预紧力相互影响、相互作用;基于使用寿命最长的优化目标,优化得到156 N的初始预紧力为精密轴系组件的最优预紧力,并探究了不同预紧力下空间轴承的失效机理。     

试谈机床精度对机床加工精度的影响

影响机床加工精度的因素很多,如机床热变形,机床刚度,耐磨性等,我们仅在这里从机床精度对机床加工精度影响方面来研究提高机床加工精度的措施,其基本思想为：不影响、少影响、用补偿方法来消除,例如：为了加工出高圆度的工件在外圆磨床上,使死顶尖加工外圆,以使主轴回转误差不反映到工件上。再如：在精密螺纹磨床上,为提高工件螺纹的螺距误差,在机床传动链内增加误差补偿环节,以提高了工件的螺距精度。     

机床主轴-滚动轴承系统非线性动力学分析

通过对机床主轴-滚动轴承系统的研究,建立了一个基于Hertz接触力模型的6自由度系统动力学微分方程,初步探讨在非平衡力作用下,具有负游隙的机床主轴-滚动轴承系统的非线性动态特性和稳定性.结果表明,由于游隙和变刚度的影响,随控制参数频数比的变化,系统将出现失稳和复杂的非线性现象;通过对比正、负游隙下的系统响应,可得到负游隙有助于提高机床主轴-滚动轴承系统稳定性的结论,该结论与其他学者[10]实验所证明的轴承预紧有助于提高主轴-轴承系统的固有频率,进而提高系统稳定性的结论相吻合.     

高速静压内置式电主轴系统稳定性分析及优化

针对高效精密机床电主轴系统的高速化,讨论液体静压主轴系统失稳机理,并对高速静压内置式电主轴系统进行稳定性分析;提出基于遗传算法的电主轴系统稳定性优化方法。以系统稳定性评价指标为优化目标、电主轴系统轴向尺寸参数为设计变量,采用高效微型遗传算法实现电主轴系统稳定性优化。该方法既能高效解决增强轴系稳定性优化问题,又可避免复杂结构参数修改;通过某高速磨床静压内置式电主轴系统稳定性分析及优化对该方法进行验证。结果表明,稳定性分析及优化后系统稳定性得到明显提高。     

基于本体的机床高速主轴数字化集成技术研究

为提高机床高速主轴设计的效率,针对机床制造企业在数字化设计系统的过程中如何集成各种信息资源和知识的问题,以机床高速主轴系统设计开发为研究对象,提出了一种基于本体知识的机床高速主轴协同设计集成系统平台框架.系统采用基于本体论的知识建模方法,利用特征参数度量的相似实例检索方法,以及基于实例推理技术、面向设计流程的知识驱动设...     

点阵式自动钢管喷标机的研制

 介绍了轧管机组测长、称重、涂色、喷标及打标精整生产线上关键设备—— 点阵式自动钢管喷标机的研制，论述了该设备的系统设计及其关键技术，包括喷头的选择、控制系统设计、伺服运动系统设计及上位机总控软件系统设计等． 该设备已在生产线上稳定可靠地运行．     

基于虚轴机床的检测系统设计

 为满足现代制造对检测过程高精度、自动化、柔性化及100%在线检测的需要,基于最新研制的三杆五自由度虚轴机床,设计了一个检测系统.介绍了虚轴机床检测装置的结构和特点,以及检测装置的运动控制模型和数控系统组成.分析了检测系统软件设计的主要内容,利用商品化CAM软件进行检测轨迹规划,以G代码格式文件提交检测作业要求,并根据运动控制卡的要求编写检测过程控制及G代码指令解释程序,实现了检测系统的控制.为充分利用虚轴机床的优点,拓展虚轴机床的应用,适应新的需求,对新的检测系统进行了有意义的探索.     

超精密装置PID振动控制系统的仿真研究

 在仿生啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的基础上，采用主动隔振技术建立了超精密装置隔振系统结构及动力学模型． 结合超精密装置隔振系统的结构特点和性能要求，采用闭环PID主动控制系统，用Matlab软件进行了仿真分析．仿真分析结果表明，该振动控制系统宽频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密\测量、超精密制造设备的隔振领域．     

高速电主轴驱动控制技术研究综述

高速电主轴是高速数控机床核心功能部件,主轴单元融合了高速电机、精密轴承、驱动控制等关键技术。高速主轴电机的驱动控制技术是决定主轴动静态性能的关键因素之一。因此,有必要对现有的主轴电机驱动控制技术进行系统分析和深入总结。根据主轴电机驱动控制技术的发展历史:从V/f控制、矢量变频控制、直接转矩控制到混合驱动控制以及智能控制等关键控制技术进行逐一分析和评述。在此基础上总结各控制技术客观存在的问题并进行对比分析,最后对高速电主轴驱动控制技术的发展趋势进行了预测和展望。     

混合机配料自动控制系统设计

介绍了一个混合机配料自动控制系统,上位机采用PC机,下位机采用西门子SIMATICS7-200的可编程控制器,描述了系统的硬件组成、软件设计和上下位机实现点对点的通讯方法.在实际生产中,该自动控制系统可以提高配料精度、产品质量和劳动生产率,可以消除误操作、实现混合机的升级换代.     

基于单神经元的啤酒灌装液位自适应控制算法

目的为了提高啤酒灌装生产线的生产效率,提升制酒企业的自动化程度,降低工人的劳动强度。方法根据啤酒灌装流程以及自动灌装生产线结构,提出一种基于PLC和触摸屏的啤酒自动灌装生产线控制系统,控制系统以松下FP-XHC60R PLC为控制器核心,以威纶维纶MT6070I触摸屏为人机操作界面,通过PLC实现执行机构的自动控制和反馈控制,由HMI人机触摸屏实现生产线运行的参数设置,并监控生产线的运行状态。在此硬件结构基础上完成控制系统软件设计,并根据单神经元控制理论,提出一种啤酒灌装液位自适应控制算法,以提高灌装液位控制精度。结果该控制系统结构简单,便于操作人员对设备进行人性化管理。结论所设计的啤酒灌装生产线控制系统具有生产效率高、高度自动化、运行稳定等优点。     

带冷却系统的XK717数控铣床主轴部件热特性分析

机床主轴系统是机床的核心部件，其热特性的好坏，直接影响机床的加工精度；以建立主轴系统的有限元模型，结合主轴系统与普通水箱之间的冷却模型，对带有冷却套的主轴系统进行了热特性分析，得出了主轴系统的热特性曲线；根据分析结果，对XK717数控铣床主轴部件冷却套的布局进行了改进设计，为优化数控铣床主轴系统提供了理论依据。     

高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统设计

高速轧辊磨床是冶金生产领域一种不可或缺的重要设备,它是基于高精度和稳定可靠的电气控制系统来实现对磨削过程的准确控制。针对一种砂轮线速度在80 m/s以上的高速轧辊磨床,以FX_3UPLC作为控制器,采用与PLC（programmable logic controller,可编程逻辑控制器）标准配套的A/D及D/A特殊功能模块,组成PLC模拟量控制系统,设计了基于FX_3UPLC和变频器控制的高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统。介绍了高速精密轧辊磨头运行时的控制要求及磨头主轴电机变频调速控制系统的组成、控制方案及信号处理方法,设计了硬件电路、电机速度控制梯形图及系统通信程序。利用组态王软件开发了上位机监控界面,通过上位机组态界面输入框设定电机转速,加入模拟量编码器作为主轴电机转速反馈传感器,引入PID速度闭环控制系统,使得电机能够在给定转速下稳定运行。系统采用PLC对模拟量信号进行实时采集,经数模计算和反馈,实现轧辊磨头主轴系统各过程变量的实时监测和主轴电机输出转速的在线调整。该系统运行稳定,具有较好的抗干扰性能,保证了高速精密轧辊磨头连续可靠、安全高效的运行。