大型数控龙门式加工中心光机关键结构创新设计

大型数控龙门式加工中心,主要用于国防军工、航空航天、大型汽车模具加工等行业,属于技术含量和附加值很高的大型精密机床。本文主要介绍本产品在关键结构及机床工艺等方面的创新设计。项目的研究开发,突破了西方工业发达国家对大型数控龙门式加工中心技术的垄断和限制,促进机床行业的产品升级换代并带动了行业技术的进步。

大型数控龙门桥式加工中心的研制

针对船舶、航空、轨道交通、核电等行业的大型零件加工需求,研制了大型数控龙门桥式加工中心,3个移动轴行程为3m×5m×0.8m,可实现0.02mm的镗铣加工精度。通过对加工中心若干技术研究集成,使之具备以下重大特点:(1)研究伺服电机解耦控制方法及双驱动同步技术,保证横梁在两侧桥式立柱导轨上的精确同步纵向移动;(2)通过旋转螺母丝杠结构分别独立驱动双主轴头在横梁上的横向移动,实现双主轴独立加工;(3)利用双回转摆动铣头附件及控制系统集成,实现大型零件的五轴数控加工。所研制的加工中心具有工作台承重大、加工效率高、使用方便、自动化程度较高等特点,已成功用于生产。

基于链式料仓的加工中心自动上下料生产线设计

随着制造业的不断发展,数控加工中心被广泛应用于各行各业。在数控加工中心的使用过程中,需要人工完成物料的上下料,整个过程不仅生产效率低,而且会出现多工序多次装夹导致加工品报废的情况。针对这一问题,设计了基于链式托盘料仓的加工中心自动化上下料生产线,采用链式托盘料仓存储物料、立式机械手转运物料托盘,提高了生产效率和加工质量,实现了自动化、无人化加工生产。

龙门移动式数控加工中心横梁电悬浮高度的H^∞控制

针对龙门移动式数控加工中心,论文首先提出了将大型移动部件即移动横梁悬浮起来的设想,实现无摩擦高精度快速定位。然后针对扰动设计了可以提高电磁悬浮气隙高度之刚度的H∞鲁棒控制器。该种方法易于工程实现和构成闭环系统。仿真结果表明,这种控制方案有较好的动态、静态特性及鲁棒性,满足对悬浮高度之高刚度的性能要求。

数控龙门移动式镗铣加工中心动态精密同步进给控制

对数控龙门移动式重型镗铣加工中心提出一种新的动态精密同步进给控制方法 .通过设计H∞ 鲁棒控制器 ,对两侧立柱加速度和速度同时进行状态反馈补偿控制 ,使其在不平衡负载或不确定性扰动作用下两边快速恢复到同步状态 ,从而实现龙门立柱驱动系统加速度、速度和位置的动态同步 .驱动元件采用两套参数相同的直线永磁同步伺服电机 .

盛德丰DF-3015数控桥式龙门加工中心 为大型汽车模具量身制作的高端数控机床

深圳盛德丰精密机床有限公司最近完成升级的第二代DF3015桥式龙门镗铣加工中心，整体结构采用优质树脂砂铸铁材质，整机铸件结构经热处理和粗加工后二次退火消除内应力，确保了最佳刚性与精度持久性。该机床三轴采用滚柱式线轨和滑块支撑，大幅提高稳定性与抗震性，将低滑动摩擦提升进给性能。

轨道交通用大型铝材构件数控龙门加工中心研制

开发了一种适用于轨道交通车辆车厢用大型铝材构件加工的高速、精密数控龙门五轴加工中心。由可行性试验和有限元分析优化了28m超长分段床身结构以及由龙门框架、滑板工作台、高速电主轴、多功能刀库等组成的龙门加工中心整体结构,得出了电主轴输出功率、扭矩、转速适配表对控制系统进行二次开发,研发了夹紧位置的智能定位、自动夹紧、多点自动位置优化的智能夹具,提高了机床的高速移动速度和加工精度。

多轴联动龙门式加工中心主体结构有限元分析

采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心主体结构的仿真模型,基于结合面特性参数数据库,采用用户自定义矩阵来处理机床结合部的接触问题,对加工中心进行了静、动态特性分析,得出了加工中心的静刚度、模态振型、动刚度。找出了机床的薄弱环节。通过建立动态的有限元模型,对加工中心进行了动力学分析,得出不同时刻应力变化云图。验证了静、动态特性分析的正确性。这些内容为进一步的研究加工中心的动态特性、结构优化设计以及轻量化设计提供了重要依据。

基于干扰观测器的龙门移动式镗铣加工中心同步控制

针对龙门移动式镗铣加工中心同步传动不一致性问题进行研究,应用干扰观测器来抑制加工中心双直线电机驱动的X轴方向上由于外部力矩干扰以及模型参数变化等因素造成的不同步现象。此外,还针对Y轴方向上的由于刀架位置变化导致的X轴方向上的不同步进行了负载动态补偿。仿真结果表明,此种控制方案是十分有效的,具有较强的鲁棒性,动态过程同步误差小,从而能够较好地满足被控对象对高精度的要求。

CNC-2150立式龙门加工中心第四轴的改造

为了解决三轴CNC-2150立式龙门加工中心实现四轴联动的问题,将在机床上增加第四轴的改造技术应用到数控机床功能扩展中。开展了系统配置的分析,建立了A轴电气控制与PMC控制程序之间的关系,提出了A轴PMC控制程序嵌入原系统程序的方法。进行了A轴精度检验和产品加工的试验。试验结果表明:A轴的精度达到了行业标准,产品质量合格,机床实现了四轴联动。通过设置、调试A轴参数和控制程序,使A轴稳定可靠运行并可以和原机床一起四轴联动。

大型数控加工中心龙门轴和主从轴结构及应用

本文主要介绍大型数控设备的龙门轴和主从轴结构和应用。从维护者角度对龙门轴和主从轴调试和维修做了介绍,并以公司进口设备为例做了说明。

双直线电机驱动的龙门移动式加工中心H_∞鲁棒自适应控制

对数控龙门移动式镗铣加工中心速度同步控制提出了一种新的H_∞鲁棒自适应控制方法。用有死区和投影校正的递推最小二乘辨识算法对被控对象参数在线辨识,用H_∞鲁棒控制算法对调节器参数在线求解,使系统在未知有界扰动、参数变化和未建模动态等不确定性因素同时存在时,对调节器参数进行自动整定,以保证速度同步控制的鲁棒性。仿真实验结果表明该方案控制效果好,鲁棒性强,可满足速度同步控制要求。

多轴联动龙门式加工中心整机动力学研究

采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心整机的柔性体动力学模型,通过隐式算法和基于Newmark改进的HHT迭代算法对其进行了动力学求解,分析了其运动误差、速度的变化规律。通过与刚性体模型误差结果的对比,得出了柔性体的弹性变形对运动误差的影响,同时通过速度仿真曲线和理论曲线比较,验证了该动力学模型的正确性。分析结果表明,系统的运动误差和速度变化规律与加工中心本身的固有振动特性、驱动马达和加工中心的非线性因素密切相关。这为进一步研究加工中心的动态性能提供了重要的理论依据。

基于SAMCEF Mecano的龙门式加工中心动刚度的仿真分析及立柱截面结构优化

开发了结合面动态特性分析系统,采用有限元法建立了多轴联动龙门式加工中心VX32-60的动力学模型,对其模态进行了理论分析,同时进行了相应的实验研究,通过理论分析与实验结果的对比,得出了加工中心固有频率和振型,验证了结合面分析系统的可靠性。在此基础上,讨论了立柱截面参数对加工中心动态特性的影响,提出了改进方案,提高了加工中心的固有频率,降低了其运动误差。

龙门式铣镗加工中心垂直度超差的工艺补偿研究

龙门式铣镗加工中心床身X轴与横梁Y轴垂直度超差是其垂直度超差的主要方面。对其成因进行分析后发现横梁重力是导致超差产生的重要原因之一。采用有限元分析技术对横梁上11个位置在重力作用下变形进行仿真分析,得到上下导轨基面与定位面的相应变形数值。由此得到基面与定位面应该加工成的形状后对横梁现有加工工艺进行改进。进行工艺补偿后通过试验发现,现有工艺产生的直线度误差基本得以消除,垂直度误差降低了85%,进而说明了工艺改进方法对于垂直度超差问题解决的有效性和可行性。

XK5020动梁型高架桥式龙门加工中心的研制

介绍了一种动梁型高架桥式龙门加工中心的机械结构、特点及其关键技术,阐述了在产品设计过程中虚拟装配技术的应用,对机床整机进行有限元分析,以提高产品设计的效率和水平。所研制的机床已成功用于生产。

龙门式五面加工中心展品评述

第六届中国数控机床展览会（CCMT2010）于2010年4月12-16日在南京国际博览中心举办。本届展会以＂展示自主创新成果,推动产业振兴升级＂为主题,携手＂CCMT2010创新发展高层论坛＂。亮相本届展览会的主机展品近800台,其中大型主机展品200多台,重型、超重型主机展品70多台。

龙门移动式镗铣加工中心自校正调节器控制

对龙门移动式镗铣加工中心两立柱位置同步控制提出了一种新的自校正调节器控制方法。用递推最小二乘辨识算法对被控对象参数在线辨识 ,用H∞ 鲁棒控制算法对调节器参数在线求解 ,使系统在未知有界扰动、参数变化和未建模动态等不确定性因素同时存在时 ,对调节器参数进行自动整定 ,保证速度同步控制的鲁棒性 ,从而间接实现位置同步控制。仿真结果表明该方案控制效果好 ,鲁棒性强 。