双驱进给系统的刚柔耦合模型及参数优化

以铣车复合加工中心双驱进给系统为研究对象,利用有限元法(FEM)和虚拟样机技术(VPT)建立双驱进给系统的刚柔耦合模型,对其进行运动仿真和参数优化.在模型中考虑非线性因素对模型的影响,增加了所建立模型的真实性.通过仿真得到横梁在高速进给时的加速度曲线和横梁上任意点的频率响应曲线,分析横梁出现不同程度振动的原因.以横梁上任意点的频率响应曲线最大幅值为目标函数,对两丝杠之间的跨距进行参数化建模和优化,最终得到两丝杠之间的合理取值.

考虑负载重心变化的双驱进给系统不同步误差分析

以动梁无滑枕立式复合加工中心双驱进给系统为研究对象,通过详细分析两轴轴间横梁负载运动及系统传动刚度,建立了双驱进给系统的数学模型。利用动态仿真工具Matlab/simulink进行仿真分析,得到横梁负载重心移动及系统刚度对双驱进给系统不同步误差的定量影响关系。并分析了在不同输入速度信号下的不同步误差,得到不同速度输入对双驱进给系统不同步误差的影响关系。

多因素对双驱进给系统不同步误差影响

为研究立式加工中心双驱进给系统结构参数对双轴不同步误差影响规律,以立式加工中心KSMC1250双驱进给系统为研究对象,通过对双驱进给系统动力学分析,建立双驱进给系统不同步误差数学模型,该模型考虑丝杠导轨间距、摩擦等因素;建立动态仿真模型,分析双驱进给系统结构参数对双轴不同步误差的影响。结果表明,在数控机床双驱进给系统结构设计时,应尽量增大丝杠导轨间距,主轴箱部件重心的偏心参数尽量小,且减小主轴箱部件质量,以减小两轴不同步误差,从而提高数控机床加工精度。研究结果为数控机床双驱进给系统结构设计先进控制策略提供参考。

双驱进给系统动态特性研究

以立式铣车复合加工中心双驱滚珠丝杠进给系统为研究对象,利用ANSYS Workbench建立了包含结合部特性的双驱进给系统有限元模型,分析了丝杠跨距和导轨跨距对双驱进给系统动态性能的影响。分析结果表明:在原有丝杠跨距的基础上继续增大丝杠跨距对双驱进给系统的动态性能影响不明显,而增大导轨跨距能够显著提高双驱进给系统的动态特性。

铣车加工中心双驱进给系统静动态特性分析

以铣车复合加工中心双滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于有限元方法对其进行静动态特性分析。建立了滚珠丝杠进给系统机械模型,对双驱进给系统提出了一种改进方案,通过静动态特性分析验证了改进方案。分析结果表明该改进方法能够有效的提高双驱进给系统的静动态特性,为双驱进给系统的合理使用和静动态特性的提高提供了可靠的理论依据。

双驱进给系统热误差仿真分析及试验

为了研究双驱伺服进给系统热变形对双丝杠不同步误差的影响,建立了有限元仿真模型。分析了进给系统稳态温度场,通过改变电机转速,分析在不同进给速度下系统达到热平衡的时间和其热变形,得到了双丝杠不同步误差变化规律。使用Renishaw激光干涉仪测得MCH63试验台在不同转速下不同步误差的变化情况,同时将试验结果与有限元分析结果对比。仿真与试验结果表明:双驱结构易造成温度场分布不均而产生不同步误差;随着电机转速的增加,双丝杠达到热平衡时其温度差和不同步误差也会增加。有限元仿真和试验的增幅差值在14%以内,并呈现波动减少的趋势,说明有限元建模和分析的可靠性。因此,该研究可为预测双丝杠进给系统不同步误差提供一种可行的方法。

双驱进给系统同步误差建模与分析

以数控铣床工作台进给系统为研究对象,通过分析双丝杠进给结构机械特性,并考虑工作台所受摩擦力,建立了同步误差理论模型。利用MATLAB/Simulink模块求解,分析结构参数等因素对同步误差的影响趋势。通过实验测得工作台分别在匀速运动和S形曲线运动下的同步误差,并与理论计算相比较。结果表明:进给系统同步误差是由几何误差导致的扭转角和运动过程中工作台两侧结构参数的不同共同作用产生的,所建的模型对同步误差有较准确的预测。

负载惯量对双驱进给系统同步误差的影响分析

以精密卧式加工中心Z向双驱进给系统为研究对象,研究两轴摩擦力不同及重心偏移的情况下负载惯量对双驱进给系统同步误差的影响。首先,根据其结构及运动特点,建立其全闭环仿真控制模型;其次,利用Matlab/Simulink软件,分析了机械系统各结构参数和速度及加速度与同步误差之间的关系;最后,通过测量MCH63 Z向双驱进给系统在S形位移曲线路径下的同步误差,将实验结果与仿真结果对比,验证了模型及仿真分析的正确性。研究结果可为双驱进给系统结构设计及同步误差补偿研究提供一定的理论依据。

FMXT-2000落地镗铣床y向双驱进给系统静态特性分析

双驱进给系统在各类机床上的应用越来越广泛,系统静态特性对机床该方向的定位精度影响很大。运用ANSYS Workbench软件对FMXT-2000落地镗铣床的y向双驱进给系统进行静态分析,根据所得数据拟合补偿曲线。经试验证明,补偿之后的定位精度可达到0.008 mm,高于国家标准要求。依据分析结果,考虑切削力、主轴箱质量及滚珠丝杠副刚度对y向双驱进给系统的影响,提出了几种优化方案,可供同类镗铣床垂直进给系统的设计和改进时参考。

双驱伺服进给系统热误差的试验测量与预测模型构建

为了研究双驱伺服进给系统热特性对数控机床精度的影响,建立了二元非线性综合热误差模型。以精密坐标镗床为对象,在不同进给速度下,利用激光干涉仪、红外热像仪及温度位移采集系统进行同步测量,对整机温度场分布、热变形的变化进行测试,分析进给系统热误差与丝杠特征温度、位置坐标及热平衡时间的非线性映射关系。结果表明:双驱结构易造成温度场梯度分布不均匀而产生热变形,热误差与丝杠特征温度成指数关系,且与坐标位置成线性关系;进给轴位置距离电机越远,定位精度越低,热误差越大,且热误差及热平衡时间随进给速度的提高而递增;热误差模型预测精度可达85%,对不同工况具有较好的通用性。

双驱同步控制的误差预补偿算法与试验

针对双驱进给系统的同步控制,设计了一种新的补偿算法。首先,根据双丝杠工作台的结合部刚度,建立滚珠丝杠运动系统的动力学模型。然后在不同进给速度和工作台位置下,对双驱进给的同步误差进行检测,得到同步误差的多元线性回归模型,利用动力学模型与多元线性回归模型可综合得出双驱同步控制的误差预补偿模型。采用自主研发的双驱进给试验平台进行双驱进给的补偿试验,对比传统的虚拟主轴同步控制策略、主从同步控制策略与本文所提出的误差预补偿控制策略,对双驱进给的速度跟随精度与位置同步精度进行对比分析,试验结果表明,双驱同步控制的误差预补偿策略具有同步精度更高,稳定性更好的优点。