基于齿面位姿-几何误差模型的大规格滚齿机关键误差识别

为研究影响大规格滚齿机加工精度的关键几何误差,提出了一种基于齿面位姿-几何误差模型结合Sobol法的机床关键几何误差识别方法。首先,基于齐次坐标变换理论,建立了刀具位姿-几何误差模型,通过求解滚齿双参数包络方程,获得了加工齿面接触迹点坐标值,建立了机床齿面位姿-几何误差模型;然后,考虑几何误差的随机性和互耦性,利用Sobol法对该模型进行敏感性分析,计算了几何误差的敏感度系数以识别出关键几何误差;最后,进行了关键几何误差虚拟仿真修正和对比验证。研究结果表明,所提方法能有效识别大规格滚齿机的关键误差项。

滚齿机刀夹具智能选配方法的研究

在产品的生产加工过程中,刀夹具的选配对合理利用加工资源,提高加工过程中的质量和效率,降低加工成本有着十分重要的意义。为解决滚齿加工中刀夹具的选配问题,提出了一种面向滚齿机刀夹具的智能选配方法。该方法包括3个部分,即:首先,通过研究刀夹具的各项信息特征及滚齿的加工原理,并对其进行详细分析后,建立了相应的滚齿机刀夹具信息模型和选配规则;其次,基于加工原理和选配规则,确立了刀夹具的选配规则库和控制策略,并建立了初步选配流程和相应的选配模型,得到了符合加工任务的候选刀夹具集;然后,基于层次分析法与灰色关联分析法提出了一种针对该集合的刀夹具优选决策方法,完成了刀夹具优选;最后,以重庆某机床厂的齿轮加工车间为例进行案例研究,将该优化模型及选配方法应用到实际案例中以证明该选配方法的可行性,为滚齿机刀夹具的智能选配提供了理论和技术支持。

YK3480非圆滚齿机数控系统

本文介绍我所与重庆机床厂自行研制的交直流伺服闭环控制、１６位ＳＴＤ总线滚齿机数控系统的构成、特点及功能。

大型数控滚齿机立柱动力学仿真分析

为避免大型数控滚齿机滚削力引起立柱振动而影响加工精度,对大型滚齿机立柱刚度特性及谐响应进行了仿真分析。在滚齿机立柱结构特征、滚刀主轴传动原理及动力学理论基础上,建立了滚齿机立柱与滚刀箱有限元仿真模型,仿真求解得到了立柱模态及谐响应参数。通过立柱动态响应的振动频率与变形量分析,得到了滚齿机加工时立柱设计结构应避开的共振频率范围,揭示了立柱振动变形量的变化规律,提出了立柱结构设计与安装方法的改进建议,为大型数控滚齿机部件的设计优化提供了理论依据与参考。

大型数控滚齿机热误差补偿建模

针对某大型数控滚齿机,提出滚刀与工件主轴中心距热误差计算新模型,建立热误差实验检测系统,进行热误差与温度的关系实验;在此基础上,采用模糊聚类与多元线性回归法建立滚刀与工件主轴中心距热误差补偿模型;将补偿模型与实验数据进行对比分析,揭示滚齿机热误差规律,得到热误差随加工温度变化曲线。研究结果表明:经热误差理论、实验及补偿模型值比较,三者热相对误差均低于5%,验证了所建立热误差补偿模型的正确性与有效性,表明该热误差补偿模型精度高,实用性及鲁棒性强,可为滚齿机热误差预测、控制及实时补偿提供有益参考与指导。

基于自动编程系统的大型滚齿机热误差补偿

为降低大型数控滚齿机热误差,提高滚齿机加工精度,基于西门子数控系统与自动编程系统,提出一种数控滚齿机热误差补偿方法与系统。针对某型号大型数控滚齿机,利用模糊聚类法对热误差补偿温度变量进行优选,采用多元回归—最小二乘法,建立了滚齿机滚刀和工件主轴中心距热误差与温度关系的补偿模型,并在该大型数控滚齿机加工过程中进行了热误差补偿试验。结果显示,滚齿机滚刀与工件主轴中心距热误差值降低了约77.89%,齿轮加工精度提高了1～2级,表明所建立的热误差补偿模型精度高,所提出的滚齿机热误差补偿方法与系统具有实用价值。

数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法

为了对数控滚齿机的热变形误差进行补偿,提高齿轮加工精度,利用聚类回归分析方法,优化选择了热误差补偿过程中的温度测量点。采用最小二乘回归方法建立了热误差模型,实验结果验证,该模型精度高。提出了一种热误差差动螺旋补偿方法,该方法完全采用外部硬件补偿,能够独立地实现对热变形误差的实时补偿。与其他补偿方法对比,该方法不受限于数控系统的开放性,通用性较强。

聚类回归分析在滚齿机热误差建模中的应用

利用聚类回归分析方法的基本原理,研究了温度传感器在滚齿机上的优化布置策略,并将温度测点从原先的11个减少到4个,完成了温度变量的优选.利用优选的温度变量,采用最小二乘法进行回归建模,得到热误差模型,并利用该模型在Y3150K型滚齿机上进行热误差补偿实验.结果表明,该建模方法不但增强了热误差建模的鲁棒性,提高了齿轮加工精度,而且节省了工作量与成本.

滚齿机热误差补偿技术研究

通过对滚齿机的热误差源进行综合分析及温度测点的优化布置,充分利用齿轮加工过程中测得的误差数据,采用最小二乘法建立了滚齿机的热误差数学模型,研制了滚齿机热误差补偿的硬件系统,利用该系统在Y3150K型滚齿机上进行了误差补偿实验,实验结果表明,实施热误差补偿后,齿轮加工精度提高2级以上,补偿效果明显。

双柱立式数控滚齿机热变形规律

研究滚齿机热变形对滚齿切削点位置偏差及齿向偏差的影响,是提高滚齿切削精度的重要方法之一。在金属材料热膨胀原理、构件轴线可伸长理论及温度分布不均匀梁的Euler-Bernoulli和Kirchhoff平截面假定理论基础上,提出了针对双柱立式数控滚齿机的床身与立柱弯曲热变形的一种计算新模型,并提出了基于变形微元与隔离体法的滚齿机立柱轴向变形与弯曲变形的耦合理论。经比较本文提出的热变形理论及实验测试数据,两者相对误差低于5%,表明该方法对双柱立式数控滚齿机结构优化、切削点位置偏移量预测及补偿具有指导意义。

数控滚齿机几何误差补偿技术研究

文章基于多体系统理论建立了数控滚齿机几何误差模型,并对其进行解耦得到了各轴独立的误差补偿量;通过激光干涉仪的12线法辨识出了数控滚齿机移动轴的几何误差元素,针对滚齿机的特殊结构提出一种新的基于球杆仪的旋转轴几何误差元素辨识方法,并结合自主开发的滚齿数控系统提出了几何误差补偿策略。

滚齿机网络化故障诊断专家系统的设计及应用

针对滚齿机生产厂商和用户对提高故障诊断服务质量,降低故障诊断成本的迫切要求,提出了一种滚齿机网络化故障诊断专家系统。探讨了系统的网络化故障诊断运行模式、专家系统的体系结构;分析了系统实现的关键技术,包括系统实现的多源数据采集方法、知识表达和推理机制以及基于P2P(Peer-to-Peer)的网络体系结构,重点研究了基于SPF(System-Phenomenon-Fault)树的滚齿机网络化故障诊断系统的知识表达和推理机制实现方法,包括SPF树的定义、生成方法、树中元件的描述和树干的成长、树的数学描述、自学习过程、SPF树的检索和故障统计方法等。基于上述研究成果的原型系统在某滚齿机生产企业的初步应用表明,系统能够大幅度降低其售后服务成本,提高生产效率。

提高零传动滚齿机系统刚度的研究

高速、高精度零传动滚齿机的刀具轴和工件轴直接与电机轴连接,从而避免了齿轮组的回转误差和齿侧间隙等对回转精度和动刚性的影响。但是刀具轴或工件轴的等效转动惯量极小,使得负载转矩波动引起的回转振动很大。在伺服机构中设计一种可调式惯性阻尼器,直接附加在电机转轴上,惯性阻尼器的阻尼系数可以通过惯性轮和电机轴之间的间隙来调整。建立了附加惯性阻尼器的伺服系统的数学模型,并且通过理论分析和系统仿真,验证了可调式惯性阻尼器对于零传动滚齿机系统刚度提高的有效性。

零传动数控滚齿机的精度分析

零传动数控滚齿机去掉了传动用的高精度齿轮副、蜗轮蜗杆副等机械传动元件,其刀具轴和工件轴直接与电机轴连接。本文从滚齿机机床误差和滚齿加工误差等方面对零传动数控滚齿机进行了详细的精度分析,并针对加工过程中可能影响齿轮精度的因素给出相应的措施。

一种数控滚齿机工作台动态特性建模方法及实验分析

为了研究数控滚齿加工中滚刀轴转速波动引起的工件轴速度波动的动态响应特性,对数控滚齿机旋转工作台即工件轴的伺服控制问题进行了分析。首先根据电机学原理和机械动力学原理对伺服控制系统组成的各个环节进行了建模和分析,推导出旋转工作台的整体伺服控制系统模型,并考虑到伺服控制环节在动态响应过程中的摩擦因素,引入了非线性Stribeck黏性摩擦结构;然后利用Simulink建立了滚齿机旋转工作台的伺服系统仿真模型,并研究了不同的位置和速度指令频率变化对工件轴伺服动态响应影响效果;最后通过数控滚齿机工作台控制实验来验证工件轴的动态响应特性。仿真结果表明:旋转工作台伺服系统在低速运行时,位置跟踪存在"平顶"现象,速度跟踪存在"死区"现象;旋转工作台伺服系统位置和速度的跟随率随着指令频率的增大而减小,当指令频率增大到31Hz时,速度跟随率不足10%。在和仿真相同的指令频率变化条件下,进行滚齿机工件轴的转速控制实验,工件轴的响应曲线与仿真响应曲线基本吻合,验证了模型的有效性和可靠性。该模型可为数控回转工作台伺服进给系统设计、伺服控制方法研究及故障诊断等工作提供理论依据。

数控滚齿机几何误差建模与分析

基于多体系统理论对数控滚齿机进行了结构分析,得到了数控滚齿机的拓扑结构;分析研究了相邻体的运动关系,根据相邻体的运动关系,结合数控滚齿机的拓扑结构,得出了数控滚齿机的几何误差模型;对所得到的几何误差模型进行解耦,获得了数控滚齿机各轴独立的补偿量。研究结果为数控滚齿机几何误差补偿的实现奠定了基础。

基于公理设计理论的滚齿机主轴组件改进设计

目的消除滚齿机主轴组件设计过程中不同设计要素之间的相互耦合,使设计过程遵循设计行业公认的公理进行,提高机床设计效率和滚齿机主轴精度.方法应用公理设计理论,对主轴各零部件作为一个组件进行设计,系统地分析主轴的功能需求,阐述功能域与物理域的分解过程;应用有限元软件对主轴进行静力分析和热分析进行验证.结果映射出与公理设计过程相对应的设计矩阵,经独立公理和信息公理优化后得到最终的CAD模型;经有限元软件仿真得到改进前后主轴前端的变形量.结论这种方法可以在设计初期预测出设计的结果,选出合理的设计方案,改善了设计,提高了设计效率和主轴精度.

中、小模数多功能数控滚齿机的设计

介绍了一种适合国情的中、小模数经济型多功能数控滚齿机的设计。该数控滚齿机床的结构选用模块化设计方法 ,采用了卧式布局和顶尖安装结构 ,能够完成一些铣床和镗床的功能。该机床数控系统的软件部分增加了自动编程和轨迹仿真功能。自动编程部分可生成圆柱齿轮的加工代码 ,并用文件形式存储 ,还采用计算切削时间 ,粗略的判断切削参数选择的情况。仿真部分实现了理论仿真、啮合轨迹仿真和代码仿真的有机结合。仿真部分是为了检验自动编程原理和代码文件的正确性 。

滚齿机及滚齿加工技术的发展趋势

通过对国内、外滚齿机和滚齿加工技术的研究,论述滚齿机和滚齿加工技术正朝着全数控、零传动、高速、高精度、环保化、集成化、智能化及网络化方向发展。

基于开放式运动控制器的滚齿机数控改造方案

提出了基于开放式运动控制器的几种滚齿机数控改造方案 ,并分析了这些方案各自特点 ,给出了YG36 12滚齿机数控改造的成功实例。