航空涡轮盘拉削刀具健康监测系统设计

针对航空涡轮盘拉削刀具生产周期长、造价昂贵、监测困难以及易出现损伤等问题,设计并构建了拉削刀具健康监测系统。根据拉床行业的特点、痛点及实际需求等,提出了系统的总体框架。基于加速度传感器及振动监控器,设计了拉床在线、在位的振动信号采集系统,实现了拉削过程中刀具振动信号的连续、实时采集。基于C++语言与Qt开发平台,开发了刀具健康监测系统,实现了对振动信号的实时分析处理及刀具健康监测。

高精度内花键加工方案优化

输入轴内花键精度直接影响整车的噪音、振动及舒适性。针对影响内花键累积公差和跳动公差等问题,通过试制过程中数据收集以及工艺验证,对高精度内花键加工工艺进行优化。结果表明,齿坯加工工艺、拉花键装夹方式、拉床精度水平是影响内花键精度的关键因素。

数控卧式铣镗床高速主轴松拉刀机构优化设计与应用

方滑枕类数控卧式铣镗床因其行程较大,主轴尺寸较长,拉刀机构安装在主轴内部,在松刀及主轴旋转时,拉刀机构会产生较大的变形量,对主轴产生较大的振动。通过静力学分析及振动学理论将现有拉刀机构进行优化,经实际工程应用证明:优化后的拉刀机构主轴整体性能明显改善。

基于扰动补偿算法的拉床主溜板双伺服同步驱动控制策略

阐述电伺服拉床的机电一体化系统结构,介绍拉床工作台的双伺服同步驱动系统及双滚珠丝杠机械传动机构。为提高拉削过程负载断续变化时主溜板同步运行的精度,从提高单轴伺服系统本身抑制负载扰动性能的角度出发,设计基于扰动辨识和补偿机理的自校正算法,重点分析其原理。基于该自校正算法设计并实现了双轴同步驱动的控制策略,该控制策略具有简单可靠易实现的特点。以一台20 t的伺服拉床为研究对象,分别在两主溜板耦合和不耦合且受力不平衡的情况下对控制策略的同步性能进行了多种吨位的加工测试,试验结果显示该扰动补偿算法是有效的,基于该扰动算法的同步控制策略具有很好的同步精度,这给双滚珠丝杠伺服同步控制系统的应用提供了很好的理论参考和试验数据。

基于有限元分析的拉刀磨床床身结构优化设计

床身是机床的重要基础件,它的动态特性和静态特性直接影响到机床的精度和稳定性。在设计阶段通过建立QMK008拉刀磨床床身的实体模型和有限元模型,基于有限元方法进行仿真计算,得到了原始设计方案床身的变形和模态。根据床身的结构特点和刚度要求对原始方案进行改进,通过有限元分析和对比,发现增加壁厚和筋板厚度床身刚度没有明显提高,采用米字型筋板可以提高床身的静刚度和狭长形床身的固有频率,增加地脚螺栓个数对于提高床身动静刚度也有明显作用。

基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统

目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。

汽车齿轮传动的渐开线内花键精密加工技术研究

针对渐开线内花键槽有具有加工精度要求高、切削环境恶劣等特点,首先,设计了适应于渐开线内花键槽精密加工的拉削刀具,并研发了该类拉削刀具的加工工艺。其次,探究了渐开线内花键深孔加工工艺。最后,由拉削刀具、拉削工装、渐开线内花键齿轮组成的工艺系统共同保证了渐开线内花键的精密加工,并得到了试切验证。

基于模态参数验证的机床结构件优化设计

基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS III-305振动测试设备和PolyMAX方法,得到床台在0~512 Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵,表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化,根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明,通过二次设计得到轻量化的床台结构,切削点处变形更小,第一阶固有频率更大,实现了更好的动态性能.

典型深孔内螺旋槽的数控拉削加工

以传统工艺方式难以精确加工的深孔内螺旋槽为例,对零件进行工艺分析,确定了其数控工艺过程和工艺参数,使用坐标系旋转和子程序调用等命令,编制了拉削过程的数控程序。数控加工模拟试验结果表明,此种工艺方法可以精确、高效、便捷地对深孔内螺旋槽进行加工。

液压拉床双缸IPSO-PID伺服同步驱动控制研究

针对单缸驱动液压拉床存在刀架溜板同步性能较低的问题,设计了双缸电液伺服同步驱动系统,在分析刀架溜板拉削运动特性的基础上建立了系统的非线性模型;根据系统跟踪性能和同步性能指标要求,引入改进型粒子群优化算法(IPSO),提出了类似经典PID控制器结构的IPSO-PID伺服同步控制策略。在液压拉床上的实际应用结果表明,该控制策略比常规PID同步控制策略具有更好的跟踪性能和同步驱动性能,可以较好地解决双缸液压拉床的同步驱动问题。

高速拉床液压系统拉削振动特性分析

由于拉削振动力对拉床液压系统的平稳性和拉削加工的质量影响较大,根据正交切削力模型及微元法,文章建立了拉刀单齿的拉削力模型,并根据拉刀实际拉削的最大齿数变化规律,建立了拉削振动力模型和基于拉削振动力的拉床液压系统模型,利用AMESim软件仿真分析了拉削振动力作用下拉床液压系统的平稳性,对不同齿距、不同拉削速度以及不同脉冲比下,拉削振动力对拉床液压系统稳定性的影响进行了分析。设计子拉床液压系统拉削振动特性的测试试验方案,通过试验验证了仿真分析结果的准确性。

电液比例伺服阀控容积调速在拉床上的应用研究

为了提高拉床性能和拉削质量,根据电液比例伺服阀特点设计了应用电液比例伺服阀控容积调速的卧式拉床主回路。通过电液比例伺服阀控容积调速方式实现对拉削速度的控制。以拉削速度为反馈量形成闭环控制,抑制拉削过程中刀具跳动。应用AMESim软件建立了拉床液压系统仿真模型,通过仿真分析验证该系统能有效提高拉削过程的平稳性。对调速系统控制参数进行优化,取得了良好的仿真结果。研究结论为电液比例伺服阀控容积调速系统在液压拉床上的应用提供了参考。

一种键槽拉床工艺参数及结构参数对键槽拉削精度影响规律研究

分析一种新型键槽拉床的工作原理,建立其三维几何模型,通过ANSYS的ADPL二次开发工具对拉刀刀刃工作行程中刀刃与键槽相对变形进行有限元分析。研究进给量、拉刀杆结构尺寸和导向套尺寸对拉刀刃工作行程中刀刃与键槽相对位置变形的影响规律,给出加工工艺参数和键槽拉床结构参数与拉削精度之间的定量关系,得到拉削精度提高的键槽拉床工艺及结构参数选择方法与途径。研究工作为高精度键槽拉床设计提供相关技术基础。

基于拉削平稳性的插装背压阀设计与应用

为提高拉床拉削过程平稳性,根据拉削负载特点与高频响插装阀特性,设计了一种应用在拉床上的高频响插装式背压阀.以速度信号作为反馈量,在拉削过程中发生"突跳"即拉削速度突增时迅速提高背压,以改善拉削的平稳性,且减少电耗.建立了高频响插装式背压阀仿真模型,采用AMESim软件仿真分析了先导阀频响、阀芯锥角、控制腔面积对高频响插装式背压阀与背压系统动态性能的影响,为其应用提供了理论依据.

拉床支撑结构有限元建模研究

采用有限元方法对拉床支撑结构进行校核和优化设计,可获得高刚度轻量化的机械结构,前提是建立准确的有限元模型。以拉床支撑结构三大件之一的床台为分析对象,研究拉床结构有限元建模方法,建立5种不同网格类型和连接方案,采用3种约束条件,组合出15组床台的约束模态分析方案。将数值计算结果与实验结果进行对比分析。结果表明,在采用实体模型、只约束侧面顶端和底部的边界条件下,计算结果与实验结果匹配最好。

拉床主溜板双轴同步驱动仿真系统开发及应用

为给高精度伺服拉床同步驱动系统控制策略的研究提供分析手段,基于Matlab仿真软件建立了拉床主溜板双丝杠双伺服电机同步驱动系统的机电一体化仿真系统模型,模型由双轴同步控制器、永磁交流伺服系统、机械执行机构3部分组成。双轴同步控制器同时引入并联、串联和交叉反馈三种运行模式;永磁交流伺服系统设计了两个永磁交流伺服驱动器和两个永磁交流伺服电机的组合方式,其中两个永磁交流伺服驱动器均采用位置/速度/电流的三环构架进行设计;机械执行机构采用双丝杠主溜板耦合传动机构。基于该模型进行了同步驱动的性能分析,分析结果表明,在两边受力不平衡的情况下,采用并联/串联控制运行模式的同步驱动系统的同步性较差,不适用于同步精度要求较高的场合;采用交叉反馈控制运行模式的同步驱动系统的同步性较好,较适用于加工精度较高的大吨位高效率拉床。

小口径火炮数控拉线机床设计与研究

膛线是火炮身管的命脉线,膛线的加工质量决定了火炮的有效射程、命中率和寿命。针对国内外火炮膛线加工技术差距,结合小口径火炮膛线加工工艺,设计了小口径火炮数控拉线机床,并对机床关键结构与控制系统进行了描述。

转角跟踪误差对膛线拉削精度影响的分析

根据位置反馈控制系统的误差原理和缠角定义及其与膛线方程的关系,分析了采用C=F(z)联动算法的LK6/LK8型数控深孔螺旋拉床拉削膛线过程中,刀杆转角跟踪误差对于不同类型膛线缠角精度和宽度等指标的影响,并给出了该误差与拉速、缠角、身管口径和伺服增益等参数关系的计算公式及降低其影响的应对措施。经实际使用表明:该方法是正确的、有效的,可为采用类似算法的深孔变截面沟槽拉削的误差分析提供参考。

国产BS100型拉刀刃磨床数控化改造技术研究

国产BS100型拉刀刃磨床原设计技术落后、生产工艺标准低,难以满足现有拉刀制造工艺要求。电气控制上采用先进技术进行数控化改造,有效地提升了机床数控化水平和加工效率;工艺上合理采用免修整成型砂轮、高压冷却加工,较好地改善了砂轮表面温度和拉刀表面粗糙度;应用拉刀齿距自动测量技术,解决了手工磨削时重复修磨的问题,实现拉刀精准修磨。

高精度拉床动特性分析与结构优化研究

针对动载荷导致拉床加工精度降低的问题,在确定拉床结构的自振频率和相应振型基础上,对其结构进行了优化设计,提高了结构系统的动力学性能,从而提高了拉床加工精度。首先构建了该拉床的数字化仿真设计模型,得出了拉床的主要阶模态和瞬态响应,瞬态响应选取选择拉床上3个典型位置(床台顶部、主溜板顶端、液压缸顶端)进行了计算,并主要计算了在拉削时由于冲击载荷的作用而产生的加速度瞬态响应;根据模态分析和瞬态分析结果,选取均匀法对拉床结构进行了拓扑优化设计,优化时设置了5项结构拓扑优化指标,最终得到了拉床的综合结构优化设计方案;在此基础上,搭建了优化后的拉床原型系统及实验测试平台,并对该拉床进行了实验测试。测试及研究结果表明:优化后拉床质量减轻了15%,拉削点的位移从0. 168 mm降低至0. 152 mm,位移量减少了10%,提高了加工精度。