Importance Analysis on Subsystem of CNC Lathe Based on TOPSIS

An importance analysis model for computer numerical control（CNC）lathe subsystems was proposed.The model was based on technique for order preference by similarity to an ideal solution（TOPSIS）and considered the structure correlation between subsystems and the complete machine,the fault correlation of each subsystem and so on.The model can obtain a comprehensive sequencing of subsystems based on their importance to the complete machine.It lays a theoretical foundation for reliability allocation.

虚拟CNC的齿轮测量中心

介绍了传统CNC齿轮测量中心的发展现状,结合虚拟现实技术,提出了CNC齿轮测量中心新的发展方向—虚拟CNC齿轮测量中心,同时介绍了虚拟CNC齿轮测量中心的概念、组成、实现方法。通过对虚拟CNC齿轮测量中心工作过程的仿真和分析,证明虚拟CNC齿轮测量中心基本可以表达真实CNC测量中心的几何形状和测量过程。

CNC集成制造过程协同仿真模型及应用技术研究

针对CNC集成制造过程复杂、动态、迭代的特点,采用分层混合建模策略构建了CNC集成制造过程协同仿真模型,并设计了仿真单元;考虑到各过程之间的兼容性、集成性,采用基于模型字典和模型结构相结合的面向对象的模型表示方法对各仿真对象进行规范化表示。最后以曲轴工件为例,采用组态软件开发了曲轴CNC集成制造协同仿真系统,实现了曲轴工件加工过程、检测过程、质量监控的多模式窗口协同仿真运行,有效实现了各仿真单元模型及文档的共享和互操作,使用过程采样数据对仿真模型进行训练和测试,为工艺方案的寻优提出可供借鉴的依据,为集成制造过程的优化提供理论依据。

嵌入式实时控制三轴数控滑台实验平台的构建

为进一步提升嵌入式技术的实验教学水平,培养学生运用嵌入式技术解决实际复杂工程问题的能力,构建了嵌入式实时控制三轴数控滑台实验平台。该平台支持定制、固化软件的离线下载,集成了实时参数调节功能,可对三轴运行实时进行参数修改,以获取最佳运行轨迹。实验运行结果表明:采用次平滑型S型电动机加速控制,实现了三轴协同运动,同时完成了复杂的滴胶运动;采用三轴圆弧和直线插补运动,定位精度达±0.01 mm,领先于同类产品。该平台还提供了基于Android Studio研发的移动端APP,支持MODBUS-TCP/IP协议的以太网、WiFi通信以及MODBUS-RTU协议的蓝牙通信,APP可实现平台的远程连接、操作功能,使学生开展实验更加方便快捷。

基于ResNet多特征图融合的钻削表面粗糙度分类方法

传统五面复合数控(CNC)钻削表面粗糙度测量工作复杂,采用人工测量存在较大人为误差。传统多元回归、多项式拟合方法仅采用转速和进给速度参数,数据利用率低且噪声敏感性强;用传统机器学习方法无法有效提取信号的深层复杂特征。针对上述问题,提出了一种基于ResNet模型、频谱图特征与时频图特征融合的钻削表面粗糙度分类预测方法。首先,根据CNC钻削加工理论和企业实际CNC钻削经验确定了CNC钻削加工实验的工艺参数变量;然后,基于SYNTEC CNC系统开发了多源数据采集系统,实时采集了钻削加工过程数据;接着,分析了三轴振动信号的频谱特征和时频特征,验证了振动信号跟表面粗糙度类别的关联性;随后,采用卡尔曼滤波对三轴振动信号进行了降噪处理,采用快速傅里叶变换(FFT)和连续小波变换(CWT)进行了振动信号频谱热图与时频图转换,采用矩阵拼接对三轴振动信号的单轴时频图进行了拼接融合,得到了三轴振动时频图;最后,对频谱热图和时频图进行了卷积运算融合频谱特征与时频特征,并进行了ResNet和其他网络模型如Densenet、Shufflenet和Mobilenet_v3_small等的对比实验。研究结果表明:相对上述其他网络模型,基于ResNet网络模型的表面粗糙度分类正确率提高了约9%,同时也验证了三轴时频特征融合以及频谱特征和时频特征融合方法的正确性。由于模型训练成本低、训练收敛速度快,该方法在轻量级、低成本的CNC机床钻削表面粗糙度预测分类中具有良好的工业应用前景。

G-CNC6135数控车床故障的诊断与分析

通过对数控车床系统的结构、工作原理的分析,本文诊断出X轴伺服电机的驱动器故障并对故障进行分析和排除。

反向传播网络在CNC系统故障诊断中的应用

数控（ＣＮＣ）系统故障是影响ＣＮＣ机床加工精度与效率的重要因素之一，因此，怎样提高故障诊断效率一直是该领域的重点研究内容。本文介绍了反向传播（ＢＰ）神经网络在ＣＮＣ系统故障诊断中的应用，给出了诊断算例。结果表明，ＢＰ网络在数控系统故障诊断方面有着重要的应用价值。

数控雕刻技术的水泥基材料智能制造实践教学探索

基于数控(CNC)雕刻技术,设计了水泥基材料智能制造实践教学项目,介绍了主要实验装备及其投入,设计了实验方法及教学过程。该实验项目用来指导大学生创新实践与学科竞赛,产生一批获奖作品,相关实验课程受到学生关注。该实验项目将现代智能制造技术与土木工程材料基本知识有机融合,既可综合训练学生的设备操作、作品外观设计、数字建模和雕刻软件应用等能力;同时也可锻炼学生综合运用土木工程材料基础知识的能力。

45钢螺帽断裂原因

在加工某型45钢螺帽时,数控车过程中发现有2个螺帽发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试和热处理工艺分析等方法,研究了螺帽断裂的原因。结果表明:螺帽断裂处存在淬火裂纹;螺帽毛坯孔壁的厚度处于淬火裂纹敏感厚度的区间内,且底孔与内壁的过渡圆弧较小,产生了应力集中,并形成了淬火裂纹,裂纹沿晶扩展,最终在数控车过程中螺帽发生断裂。

PLC机电一体化技术在数控机床中的应用

随着社会的发展,科技水平愈来愈高,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)机电一体化技术被广泛应用于工业生产。数控机床(Computerized Numerical Control,CNC)作为我国工业生产的主要设备之一,在我国工业发展中占据重要地位。PLC机电一体化技术的应用,实现了对数控机床的自动化控制,提高了工作效率,可保证加工质量。因此,重点分析了PLC机电一体化技术在数控机床中的运用,以期为相关人员提供参考。

数控机床常见故障的分析与处理研究

数控机床(Computerized Numerical Control,CNC)是基于计算机微电子技术开展测试及控制工作的机械设备,具有技术性、复杂性、专业性特点,对操作者综合能力要求较高。数控机床投入使用后,一旦操作不当或运行环境不满足要求,容易产生各种故障,导致数控机床运行异常,甚至出现停止运行现象,严重影响系统的使用效率。基于此,总结数控机床常见故障,提出几点行之有效的处理对策,旨在从源头规避故障隐患,为数控机床稳定运行奠定基础,充分发挥数控机床的作用。

数控车削过程再生型颤振稳定性建模与仿真

考虑瞬态切屑厚度变化和刀具角度变化对颤振的影响,基于再生型颤振机理建立了精确实用的数控外圆车削动力学模型.在此基础上应用数字仿真技术开发了车削颤振分析专用软件包,并结合相关试验数据进行了仿真分析.仿真结果表明,极限切宽和主轴转速之间具有明显的非线性关系,且主轴转速对颤振影响最为明显;切削稳定性随主振系统的等效刚度或阻尼比增加而增大,但当方向系数、切削重叠率或切削刚度增加时,稳定性反而降低,同时叶瓣曲线的形状也随之改变;但主振系统固有频率未影响曲线形状,它的增大使曲线整体右移.这为相应抑振措施提供了必要的理论依据.

基于嵌入式技术的数控系统开发设计

针对基于PC的数控系统的不足,提出了基于嵌入式微控制器和嵌入式实时操作系统的数控系统开发设计的新方法,旨在增强数控系统运行的稳定性和任务调度的实时性.设计了以MC68F375和MCX314为双CPU架构的硬件开发平台,规划出了基于VxW orks的层次化软件结构体系和任务调度运行机制,设计了一种引导型的二次开发平台的理论模型,在此基础上设计出了TDNCM4数控系统的原型机,并将其应用于四轴加工中心TDNC-M40A的设计上,探索出一条数控系统开发设计的新途径.

基于网络的具有在机监测与智能维护的可重构数控系统技术

构建了一个基于网络的可监控数控系统。为适应开放式数控系统的发展趋势,构建了一个四层次的开放式系统架构模型,该模型可满足功能结构调整与后续功能扩展的需求;为实现数控系统的功能集成、机床运行状态的监测与加工质量的实时获取以及免二次装卡的需求,建立了基于嵌入式监测单元与在机质量检测单元的数控系统原型。在分析机床监测发展现状的基础上,组建了基于DSP+ARM架构的嵌入式监测单元,该单元可进行机床运行状态的实时监测,并通过现场总线方式与数控系统实现无缝连接,还可依据监测目标的改变与需求进行柔性化的软硬件配置;利用开放式架构,嵌入质量检测单元,可实现被加工工件几何信息的在机获取。研究结果为数控装备维护与系统功能集成提供了一种可行的方案。

基于误差分解的数控机床热误差叠加预测模型及实时补偿应用

针对数控机床热误差变化复杂而难以用常规方法预测的问题,将温升过程的热误差按不同的误差因素分解为静态基准误差和温升影响误差2个部分,分别建模并叠加生成热误差整体预测模型;利用所建模型对一台典型三轴数控铣床进行热误差预测;同时,结合自主研发的误差实时补偿系统,采用模型预测值对机床热误差进行实时补偿.结果表明:所提出的模型可以准确预测温升过程中任意温度的变化状态和坐标位置的热误差;模型预测值对机床热误差的补偿效果显著,可大幅降低热误差对加工精度的影响.

车削加工颤振稳定性可靠度蒙特卡罗法仿真

在工程实际中,车削系统刚度、阻尼及切削力等参数的随机性严重影响车削加工的稳定性。针对此问题,提出了一种车削加工再生型颤振稳定性可靠度计算方法。考虑随机因素的影响,采用蒙特卡罗数值模拟方法,研究车削加工再生型颤振稳定性的统计分布规律。建立车削加工再生型颤振动力学模型,采用拉氏变换获取机床车削的极限切削宽度及所对应的主轴转速。根据数控车床切削系统动力学参数的分布信息抽取样本,代入再生型颤振模型进行计算,获取极限切削宽度的样本,并统计其概率特性,以实际切宽是否小于极限切宽为判别条件提出一种基于蒙特卡罗模拟的车削加工再生型颤振稳定性可靠度预测方法。

激光六维参数同时测量的数学模型

六维参数同时测量一直是机床导轨检测中的一个难题。基于激光准直和干涉技术,提出一种以单光束为基准,同时测量机床导轨六维参数的系统数学模型。论证了所提出系统模型的可行性。通过对各维测量参数详细的理论分析,结果表明系统可以实现误差分离,且三维角度分辨率小于0.2",线位移分辨率优于0.3μm。整个系统结构简单,具有移动部分不带电缆的优点,从而消除了移动测头带电缆给测量带来的不便和附加误差。其结论为系统设计提供了理论参考依据。

基于Gauss-Legendre求积的参数曲线实时插补

提出一种基于 Gauss- Legendre求积和多项式插值的复杂参数曲线 (包括高次多项式曲线、Bezier曲线、B样条曲线、NURBS曲线等 )实时插补算法 .该算法分插补预处理和实时插补两大部分 ,首先通过分段 Gauss- Legendre求积公式计算曲线的弧长 ,然后将曲线按参数范围等分成若干区间 ,建立等分点参数值与弧长的对应表 ,再按多项式插值的方法计算各插补周期末的曲线参数值 .文中还对曲线插补中进给速度平滑控制和减速点参数值的预测作了详细分析 .对扩充数控系统的轨迹控制功能 ,简化零件程序 。

精密数控车床主轴热误差建模

开展了精密数控车床主轴系统热误差补偿的实验与建模方法的研究。建立了精密数控车床主轴系统轴向与径向偏转热误差补偿模型以增强其误差补偿能力,并提高机床加工精度。构建了主轴系统热误差测试平台,应用五点法测试主轴系统热误差,使用热电偶与红外热像仪测量主轴系统温升关键点温度变化数据,应用灰色综合关联分析法实现温度敏感测点辨识。构建了基于粒子滤波重采样粒子群算法的热误差预测模型,对模型预测效果进行评价。结果表明:基于粒子滤波重采样粒子群热误差补偿模型得到的轴向热误差预测残差为-1.29μm^1.55μm,建模精度为95.04%;y向热偏转误差预测残差为-4.68×10^(-6°)~9.66×10^(-6°),建模精度为91.26%;z向热偏转误差预测残差为-5.83×10^(-6°)~8.59×10^(-6°),建模精度为93.24%。实验结果证明该热误差补偿模型具有较高的预测精度,具有较强的工程应用价值。

矢量法在刀具半径补偿技术中的应用研究

刀具半径补偿技术是CNC系统的关键技术之一,是加工轨迹插补运算的数据来源与依据。根据编程轨迹及刀具半径值规划出刀具中心的运动轨迹,尤其是轨迹转接点坐标值,是保证零件轮廓正确性的必要前提。引入方向矢量的概念,研究矢量法在刀具半径补偿技术中的应用,实现了C功能刀具半径补偿,很好地解决了二维刀补中唯一解的确定这一复杂难题。该算法已经应用于自主研发的TDNC-L4数控铣削系统和数控车削系统,初步实现了该理论成果的实例化验证。