基于改进分段三次Hermite插值的机床复合误差建模与补偿

为降低精密卧式加工中心几何误差与热误差而产生的复合误差,文中提出一种基于改进分段三次Hermite插值(improved piecewise cubic Hermite interpolation, IPCHI)算法的复合误差建模方法。为建立复合误差模型,在JIG630精密卧式加工中心上开展试验,采用温度传感器和激光干涉仪分别获取机床温度值和定位误差分析整个温升过程中的误差数据,总结误差分布规律,运用IPCHI算法识别并建立几何误差和热误差的数学模型。运用复合误差模型进行补偿实验,精密卧式加工中心常温下的最大定位误差从-10.1μm降至2.3μm,补偿77%;温升之后定位误差从-19.8μm降至2.6μm,补偿87%,验证了IPCHI模型在实际误差补偿中具有明显的补偿效果。

数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计

针对数控加工中心中存在影响加工精度的几何误差问题,进行了空间几何误差场建模分析并设计了一种通用的空间误差场仿真分析软件。首先,基于多体系统理论对几何误差元素进行了分析,根据加工中心拓扑结构建立了空间误差场模型,模型与加工中心的工件链和刀具链中的运动轴类型和位置密切相关。为了方便分析不同类型加工中心的误差场,基于Visual Studio平台设计了三轴数控加工中心通用的空间误差场仿真软件,可实现加工中心误差场的可视化,同时可针对工件的加工代码生成补偿后加工代码,有利于加工中心的结构设计和后续误差补偿。最后将误差场仿真软件应用到Carver800T型立式加工中心。结合测量得到的误差项数据对加工中心工作空间误差场进行分析,得到工作空间误差分布曲线以及整个工作空间的误差场分布,同时得到工件补偿加工代码,为该加工中心的精度提高和误差补偿提供了依据。

卧式加工中心结构件载荷求解模型研究

论文详细讨论了采用线轨、丝杠作为连接形式的卧式加工中心结构件载荷求解模型。针对机床结构件载荷影响因素的复杂性,进行了变形协调假设,建立了卧式加工中心床身、立柱、主轴箱的参数化载荷求解模型。从机床结构件刚度、外载荷条件、约束条件等三个方面对刚体等效载荷求解模型与弹性体等效载荷求解模型的求解结果进行了分析比较,并对刚体等效载荷求解模型变形协调假设进行了实验验证证明刚体等效模型能够满足结构件性能分析及优化的要求。详细分析了卧式加工中心结构件载荷求解模型的相关参数及求解步骤,开发了相应的载荷求解软件。

卧式加工中心现场失效数据分析实例研究

基于某大型汽车发动机厂14台卧式加工中心10个月的现场失效采集数据,首先采用卡普兰-梅尔和威布尔变换等方法,得到数据集的威布尔概率纸图;然后根据威布尔概率纸图的曲线形状,采用二重混合威布尔模型作为拟合方程;为了避免直接求解多维非线性似然方程组,将原问题转化为有约束非线性最优化问题,并采用BFGS算法和内点法求解,得到了置信度为95%的模型参数的置信区间;模型的拟合优度检验采用K-S检验方法,结论为在5%的显著性水平下接受这样的寿命分布拟合模型。得到了卧式加工中心失效率函数,为一浴盆曲线,且失效率一直下降,因此设备处于早期故障阶段。计算了卧式加工中心的平均故障间隔时间值。

卧式加工中心螺钉连接结合部刚度等效方法研究

文章基于吉村允孝法,将螺钉结合面面压分布规律、相关理论与试验相结合,进行某新构型卧式加工中心螺钉连接结合部刚度等效处理分析与研究,以提高整机动力学计算精度。利用有限元法分析了预紧力-结合面压力分布的作用关系,并建立了应力分布曲线;考虑到连接结构中垫片的影响,进一步提出了带垫片结构的螺栓连接结合面刚度计算模型。最后将结合面刚度法向、切向等效参数代入有限元模型进行计算,并与机床模态测试数据进行比较,以证明该刚度等效模型及方法的合理性及准确性。

精密卧式加工中心的软件误差补偿技术研究

以某款精密卧式加工中心为研究对象,以西门子840D数控系统为平台,给出了机床轴运动的综合几何误差模型,阐述了综合几何误差的软件补偿实现方案,并利用激光干涉仪对上述补偿方案进行了实验验证。实验结果证明了该软件误差补偿方法的有效性。

THG400卧式加工中心误差分析与建模

分析THG400卧式四轴加工中心机床结构,基于多体系统理论建立卧式四轴加工中心的综合空间误差模型,分析机床某相邻体间变换特征矩阵运算方法;给出机床综合空间误差模型实际应用的基本思路,建立的综合空间误差模型能全面准确地为数控机床误差补偿的实际应用提供理论基础。

THG400卧式加工中心误差分析与建模

分析THG400卧式四轴加工中心机床结构,基于多体系统理论建立卧式四轴加工中心的综合空间误差模型,分析了机床某相邻体间变换特征矩阵运算方法;给出了机床综合空间误差模型实际应用的基本思路,所建立的综合空间误差模型能全面准确地为数控机床误差补偿的实际应用提供理论基础。

精密卧式加工中心的定位运动误差补偿研究

以某款精密卧式加工中心为研究对象,基于西门子840D数控系统平台,利用激光干涉仪对机床各运动轴的定位误差进行了定点测量,并建立了定位运动的误差补偿数学模型,实现了对定位误差的补偿。实验结果表明了所述方法的有效性。

基于螺旋理论的卧式加工中心空间误差建模方法及其量化验证

针对现阶段机床空间误差建模过程中存在的繁琐性与非统一性问题,以及现有模型验证策略难以实现量化评价的局限性,以某卧式加工中心为研究对象,提出一套较完善的空间误差建模方法及其验证技术体系。以螺旋理论与串联机构运动学为理论基础,结合机床运动链拓扑分析,推导建立加工中心运动学模型。所提运动学建模方法可以有效避免传统方法中矩阵变换时潜在的奇异性问题,并且有利于简化机构运动学分析。通过系统讨论在不同参考系下定义运动误差对运动学模型的影响,提出名义运动矩阵与运动误差矩阵乘积关系的确定方法及原则,进而在此基础上构建卧式加工中心空间误差模型。为量化验证所建空间误差模型的准确性,提出基于空间矢量欧氏范数的量化验证策略与实施技术。数据对比显示,空间矢量欧氏范数偏差的预测值与实测值较吻合,最大相对误差为15.79%,表明所提空间误差建模方法可行且准确性较高,所提模型量化验证策略具有较好的直观性与有效性。

基于主机动态性能的立柱优化方法研究

通过对某卧式加工中心的立柱筋板形式进行优化,使得其主机动态刚度提高。首先利用Solid Edge对主机建立模型,适当简化后导入ANSYS Workbench进行网格划分,并对重要结合面建模,模拟实际工况,得到主机模态振型和以主轴端面为观测点的谐响应曲线。找到主机薄弱环节,并针对立柱筋板形式加以改进。结合Workbench拓扑优化分析,去除立柱外侧壁板部分材料,使得立柱累计减轻质量931.9 kg,约占原有结构质量的9.6%。立柱优化后的主机在前六阶模态频率基本不变的情况下,X方向动刚度提高为原结构的1.82倍,Y方向动刚度提高为原结构的1.37倍。

加工中心数控系统内置PLC的软件结构与报警程序设计

结合卧式加工中心数控系统内置PLC软件的设计,给出了NC、PMC和机床侧逻辑信号之间的关系以及PMC软件的总体结构;介绍了报警程序的构建、报警信息显示和故障诊断方法,通过合理设计报警软件和报警提示信息,实现了故障的正确诊断。

高速化卧式加工中心X向防护罩的研制

该项目是基于"高档数控机床与基础制造装备"科技重大专项课题而提出的,主要针对"高速化卧式加工中心机床X向防护罩"为研究方向。研究通过构建理论模型、静力学、动力学仿真分析并通过实验验证了方案的可行性,最终得出高速化卧式加工中心X向防护罩的最优设计参数。

精密卧式加工中心空间误差的建模、 测量与补偿技术

采用空间误差补偿技术,可有效提高数控机床的空间定位精度。以一台精密卧式加工中心为对象,系统阐述其几何误差补偿中的关键问题及解决方案。通过三维误差建模与分析,得到该机床的21项几何误差中有17项需要测量和补偿,另外4项误差对机床定位精度的影响甚微。以此为依据,设计误差测量及补偿方案,并给出误差的具体测量方法和补偿结果。结果表明:经过一次系统地误差测量与补偿,精密卧式加工中心的空间定位精度可以提高50%-70%;合理规划和实施空间误差测量,可大幅提高测量效率。

基于ABAQUS的THG400卧式加工中心立柱结构模型的建立

本文运用KBAQUS软件对THG400卧式加工中心的立柱结构进行建模，无需用其他软件先建模后导入，节省了工作程序。同时在以后的网格划分等工作中更容易检查错误并及时修改。

HE63卧式加工中心多体动力学仿真分析

基于ANSYS Workbench平台的Rigit Dynamic及Transient structual模块对某企业研发的HE63卧式加工中心进行了多体动力学仿真分析。采用刚柔混合模型分析出机床主轴、导轨面等的振动量、变形量,对比动力学分析和静力学分析的结果差异。结果表明:机床在启动、加减速时的变形和振动较大,主轴存在不平衡量时,主轴旋转对立柱、主轴箱的振动影响较大,机床零部件的振动直接影响到机床的加工精度。

气动加工中心模型的计算机控制和实现

本文介绍了加工中心的概念。采用“慧鱼创意组合模型”构建了气动加工中心的模型,并对气动加工中心的总体结构和设计工艺流程进行了阐述,使用慧鱼专用软件ROBO Pro对模型编写控制程序,实现了对模型的控制,并在职业教育中发挥了很大的作用。