数控车床主轴热变形检测及回转精度评定

针对主轴回转热误差包含的多种误差分量,采用双向正交法测量了不同转速温度场下数控车床主轴热变形所引起的回转误差。以复向量描述主轴回转精度理论为基础,利用FFT误差分离方法,从传感器测得的信号中分离并去除检棒的安装偏心及热变形导致的回转中心的偏移量,从而得到精确的主轴回转热误差信息,进而评定数控机床主轴热变形对加工精度的影响。

电容传感器的信号处理及其在机床主轴热变形测量中的应用研究

利用电容式传感器,设计一个高精度位移测量系统,对机床主轴的热变形量进行非接触式测量。根据被测对象的特点,阐明了系统的工作原理和数据的处理方法,分析了影响传感器测量精度、稳定性的因素,提出了利用电子学技术和数字信号滤波技术提高传感器精度的技术手段,为机床主轴热变形的高精度、非接触式测量提供了一种技术途径。经长时间实验分析和系统标定,测量系统的精度可达到纳米级,线性度较好,满足了精密机床加工中对主轴热变形特性提取的要求,为电容式位移传感器在类似非接触式、高精度测量中的应用提供了有意义的参考。

精密主轴热变形误差的实验研究

主轴是机床的关键部件,其热变形误差是影响精密机床工作精度的主要因素之一。文章对镗床主轴的不同热变形误差形式及对加工精度的影响进行了讨论。依据ISO和ASME标准建立某型号精密卧式坐标镗床热变形误差的测试环境,采用高精度测试系统对其主轴进行温度和热变形误差的实验测试与分析。结果表明,主轴热变形误差严重影响机床加工精度,主轴转速影响其达到热平衡的时间及热误差大小,需采取有效措施对热变形误差进行补偿,优化热结构,进一步提高机床加工精度。

基于LabVIEW的主轴热变形采集系统设计

热误差已经成为影响机床加工精度的重要因素,为对其进行定量研究,开发了一套主轴热变形测量系统,可以同时测量主轴的轴向和径向误差,软件系统基于LabVIEW虚拟仪器开发,由电涡流传感器,数据采集卡,放大器等硬件组成一个便携式测量仪器,该测量系统为机床热误差分析补偿研究提供基础支持。

数控车床主轴热变形对零件形位加工精度影响分析

分析了数控车床主轴热变形的特点,在此基础上运用空间解析几何分析了该热变形与被加工零件形位误差的关系,得出加工热误差的理论模型,从而为实现数控车床主轴热变形误差补偿提供理论依据和技术基础。

卧式数控机床主轴热变形影响因素分析

以卧式数控机床为对象,对机床主轴在开启冷却机与关闭冷却机状态下进行热变形测试实验,并进行了详尽分析,得到主轴在两种状态下X、Y、Z轴向热变形规律;然后建立机床实体模型,采用有限元热固耦合及流固耦合法,对数控机床的关键部件主轴部件、主轴箱部件及立柱部件分别进行热变形仿真分析,以获得影响主轴热变形规律的主要因素,为产品改进提供依据。

基于FANUC 31i的主轴热变形补偿方法

主轴高速旋转时,主轴轴承内外环高速摩擦产生大量热量,这些热量使主轴轴向和空间姿态发生变化,产生热伸长、热倾斜和热漂移等形变,这些形变又引起刀具与工件相对位置发生变化,导致工件加工精度变差。采用五点测量法对这些形变量进行测量,生成主轴温升与热变形的误差曲线,再根据误差曲线编制数控系统可执行的C语言热补偿程序或PMC热补偿程序,数控系统根据温差变化自动更新外部机械原点偏移量,纠正刀具与工件的相对位置偏差,可有效减小主轴热变形引起的误差,提高工件加工精度。

一种基于SINUMERIK数控系统的高速机械主轴热变形分析及实时补偿方法

为避免机床热变形对加工精度的影响,针对高速机械主轴发热量大、传动链中热量不均衡等特点,提出了一种基于SINUMERIK数控系统的主轴热变形实时补偿方法。以某卧式加工中心作为研究对象,利用主轴热变形分析仪进行机床主轴热变形检测,采集检验棒在X、Y、Z这3个方向的实时变化并生成曲线。在主轴系统中布局5个温度传感器实时采集主轴内部温度,采用线性回归方法建立机械主轴的热误差模型,结合SINUMERIK数控系统提供的同步功能及温度补偿功能,实现对刀尖位置的实时补偿,保障了机床的加工精度。

数控立式加工中心主轴热变形测试与建模研究

热误差是影响数控立式加工中心制造精度的主要因素,机床主轴热变形是机床热误差的主要来源。针对传统机床主轴热变形单因素建模的不足,测试了某立式加工中心在几种转速工况下的温升及Z轴热变形,对测试数据进行了分析与处理,作出了在几种工况下主轴热变形与时间的关系曲线。对主轴热变形做了二元线性回归分析建模,以及人工神经网络建模,通过对比这两种方法建模的误差,表明神经网络建模优于二元回归建模。

一种磨床液压主轴悬臂结构热变形抑制措施

薄环状零件越来越多地应用于发动机密封装置,针对薄环状不锈钢密封件的平面磨削工艺进行了试验研究。磨削过程中,液压悬浮主轴高速旋转与高黏度液压油摩擦发热,温升使得支撑主轴悬臂膨胀变形,导致薄环状零件尺寸加工精度降低。试验验证一种磨床液压主轴悬臂结构热变形的抑制措施,即降低液压油黏度,提高其导热性,降低主轴悬臂结构变形量及热稳定时间,提高零部件的加工精度和加工效率。

针对某数控车床开展的主轴温升及热变形测试研究

本文针对某型号数控车床开展了主轴箱温升以及热变形的测试分析,为了获得该数控车床主轴箱的热平衡温度、热平衡时间以及主轴的热漂移最大值,对主轴箱温升及主轴热变形进行了测试与分析,所获得的测试结论让设计人员对该数控车床主轴箱热特性有了更全面的了解,并为接下来的结构改进提供了有益的数据支撑。

雕刻机电主轴冷却水套的优化

建立了有限元温度场及热变形场模型,对整个雕刻机的边界条件进行分析,通过理论公式对电主轴内部电机与轴承生热率和对流换热系数进行计算,在此基础上,建立110 W制冷量下电主轴仿真模型,使用有限元软件分析电主轴的热态特性,得到水冷电主轴的稳态温度场。通过优化分析对导热套结构进行再设计,使主轴温度场均匀化,降低主轴热变形,对优化后电主轴系统进行热特性分析,与水冷系统下的电主轴对比发现,优化后热电冷却系统下的电主轴温度场更加均匀,有效地降低了主轴热变形,使主轴温度更加均匀。

高精度立式磨床热-结构耦合分析

在有限元法与热应力学分析的基础上,建立了高精度立式磨床整机有限元模型,计算了磨床在加工过程中整机热特性分析的边界条件。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对整机进行热特性分析同时对主轴系统进行热-结构耦合分析,得到整机的温度场及对加工精度有主要影响的主轴热变形。分析了影响整机温度分布与主轴热变形的因素,对整机与主轴结构提出了一些热误差补偿建议,分析结果为磨床整机及主轴系统的进一步热特性优化设计及热误差补偿提供了一定的依据。

基于ANSYS Workbench的立式加工中心主轴组件的性能分析

主轴系统是加工中心的核心功能部件,文章以立式加工中心主轴为研究对象,建立了主轴组件的三维有限元模型,并对模型进行有效地网格划分,利用现行有限元分析软件ANSYS workbench 12.0,对主轴在不同转矩工况下的应力分布、不同温升工况下的热变形情况进行分析。分析结果得出了在不同转矩下主轴的应力分布及应力增长规律,在热形变影响中,从理论上预测了主轴允许形变下所允许的最大温升,为主轴的优化设计及进一步的有限元分析奠定了基础。

Motion Track Modeling and Analysis of Belt Spindle under Combined Effects of Bending Moment-Torque-Thermal Deformation

The motion track of belt spindle is important for the radial error of belt spindle. An analytical modeling method for the motion track of belt spindle under the combined effects of bending moment-torque-thermal deformation is proposed in this paper. Three running phases of belt spindle have been analyzed and modeled: the start-up phase with leaping change due to the change in force and bending moment, the accelerating phase with axis deflection, and the constant speed phase with axis regression because of the combined effects of bending moment-torque-thermal deformation. The simulation and test were completed on the belt spindle of SKVM850 machine tool, which illustrates the variation law of the radial error of belt spindle during the whole running phases.

（中国机械工程学报）2013年第26卷第3期目次、摘要

液体静压主轴在精密机床中的应用日益增多。热误差是影响主轴加工精度的关键因素，对于这方面的研究大部分是针对热分布、热变形和主轴模态，很少有人对相关库埃特流动的热影响进行分析。为研究主轴系统换热机理，根据不同温度下库埃特流动的温度分布，推导出热交换方向的判断准则。用此准则可以精确预测主轴系统内任何热能的流向。建立的主轴系统热．机械误差模型可以预测在加工过程中运动误差变化对机床工作台的影响。根据热功率分析主轴系统内油膜流动状态及热行为，计算出主轴外部各表面对流传热系数。并分析热误差对油膜刚度的影响。利用电感测微仪检测主轴端部热漂移，得到主轴工作4h后的热误差数据1．35¨m与有限元仿真得到的热变形数据1．28tun相吻合，说明了仿真方法的可行性。第一次从主轴系统内部流体流态特征入手分析了热效应对加工结果的影响。