Hardware-in-loop simulation on hydrostatic thrust bearing worktable pose

A controllable hydrostatic thrust bearing was presented to improve rigidity. The bearing worktable poses were controlled by coupling oilfilm thickness of four controllable chambers. The chamber flow can be regulated by electro hydraulic servo valve-control variable pump according to the surface roughness, load, cutting force, and thermal effects of worktable. The mathematical models of the controllable chamber flow, servo variable mechanism and controller were built. The pose control model was established, which contained the kinematics positive and negative solution and control strategy of feedforward and hydraulic cylinder position feedback. Hardware-in-loop simulation experiment was carried out on the electro hydraulic servo test bench by means of the non-linear relation of film thickness and hydraulic cylinder displacement. Hardware-in-loop simulation experiment results show that the controllable bearings exhibit high oilfilm rigidity, the rising time is 0.24 s and the maximum overshoot is 2.23%, and can be applied in high precision heavy machine tool.

High sensitivity micro-displacement sensor based on fiber Bragg grating and amplification substrate

A micro-displacement sensor based on fiber Bragg grating(FBG) is proposed. The device consists of a pair of FBGs with different central wavelengths fabricated by femtosecond laser phase mask method and a metal substrate with lever structure. The displacement is amplified by lever structure and it converts into axial tension of FBG, which has a high displacement sensitivity. The amplification factors obtained by theoretical analysis and finite element simulation are 2.67 and 2.50, respectively. The experimental results show that in the range of 0-50 μm the shift of FBG center wavelength is linearly related to the displacement of measured object and displacement sensitivity reaches 121 pm/μm. In addition, the cascaded FBG is used to compensate the temperature.

COMPACT PHASE GRATING INTERFERENCE SENSOR FOR MICRO-DISPLACEMENT

On the basis of existing techniques, a compact micro-displacement sensor of phase grating interference （PGI） is described, which adopts cylindrical hologram diffraction grating as the calibration standard. The optical principle of the sensor is explained, and the relation between the grating motion displacement and the phase shift of interference stripes is deduced. The improvement of the integral structure and the method of photoelectric signal processing are described in detail. With the software system based on the virtual instrument development platform Labwindows/CVI and other hardwares such as the precision displacement worktable, the surfaces of typical parts are measured and the characterization results are given. The sensor has wide measuring range and high resolution, its sensitivity and resolution being independent of the wavelength of the incident light. The vertical measuring range is 0-6 mm, and the vertical resolution is 0.005μm. The experimental results show that the sensor can be used to measure and characterize the surface topography parameters of the plane and curved surface.

Piezoelectrical－Elements－Driven Worktable and Its Application on the Robotic Precise Assembly

A precise large range worktable with high precision, high resolution and high frequency response, driven by piezoelectrical elements, is presented. The worktable configuration and the control unit are described. Also theoretical analysis and experimental study of the static and dynamic characteristics of the worktable are performed. By combining the worktable with a general purpose robot, a macro/micro manipulator system is built up and the assembly experiments are successfully accomplished.

Application of Wavelet Transform in Dual-differential Optical Fiber F-P Interferometric Micro-displacement Measurement System

Based on dual-differential comparing principle, an experimental system of optical fiber F-P interferometric micro-displacement measurement is introduced. It is capable of achieving the absolute displacement measurement, and wavelet transforms is adopted as theory fundament to extract the optical F-P interferometric characteristic signal and remove the noise, so its resolution can reach 0. 01 μm in the dynamic range of 0～ 1 mm.

基于木质异型材的两自由度工作台研究

设计了一种两自由度可旋转工作台,用于辅助普通三轴数控机床对木质异型材进行复杂曲面加工。该工作台可通过两台电机控制工作台同时或分别进行X轴和Y轴方向上的旋转,左侧电机驱动蜗轮蜗杆传动实现工作台X轴向旋转,右侧电机驱动齿轮副传动实现工作台Y轴向旋转,通过互相配合实现多平面、多角度加工。通过对工作台关键支撑结构进行静力学分析与模态分析,确定工作台整体支撑结构合理性,为两自由度工作台结构设计提供参考。

数控铣床工作台有限元分析及结构改进

为了分析数控铣床工作台在工况下的变形情况、应力大小是否符合设计要求,通过SolidWorks软件建立了工作台的三维模型,并将上述模型导入ANSYS Workbench中并建立了工作台有限元分析模型,对工作台在铣削工况和钻削工况下分别进行了有限元分析。结果表明,工作台在钻削工况下变形量过大,超过了最大变形量设计要求,需要对工作台进行结构改进。改进后的工作台在铣削工况下的最大变形量下降12.14%,最大等效应力应力下降18.98%,钻削工况下最大变形量下降13.19%,最大等效应力应力下降23.02%,满足了设计要求,研究结果为数控铣床工作台或其他类似产品的结构设计提供了一种思路和方法。

3D打印砂型在机床工作台铸件上的应用

根据铸件结构、尺寸及现有3D打印设备等条件,规划了机床工作台铸件砂型的整体3D打印方案,确定了工作台铸件的浇注系统、工装配箱、熔炼工艺与关键参数,针对工作台铸件生产过程中常见的铸造缺陷进行了分析和预防,目前已大批量生产出质量稳定,成品率高的机床工作台铸件。

基于有限元分析的机床工作台轻量化设计研究

随着有限元分析理论的逐渐完善和计算机技术的快速发展,有限元分析理论在机床行业中的应用越加广泛。针对重型机床关键零部件的重量以及结构的优化分析成为研究的重点,通过研究重型机床关键零部件中工作台的筋板布局、承载面厚度对数控机床工作台的结构刚度、动态性能、可靠性和稳定性的影响,有目的地选择合适的参数,对提高机床性能和自主创新有一定的意义。

重载工作台静压系统及油膜厚度自动控制设计

为保证适当的油膜厚度,某重载回转工作台的静压系统要确定工作台最大流量和最小流量的具体参数,实现大范围流量变化,并在系统中安装油膜厚度、温度、压力、流量等监测装置。工作台对大尺寸的非规则形状零件进行切削时,易导致工作台偏载方向的静压油膜厚度降低,造成导轨研伤。因此,需制定各泵组在不同工况下自动调节静压油膜厚度的方法,确保工作台在生产过程中的浮起量时刻保持在合理的范围。

过载开关测试精密离心机工作台的结构优化

根据过载开关的试验要求,设计了一种用于过载开关测试的精密离心机。精密离心机是标定和测试过载开关和加速度计的关键设备,而工作台作为精密离心机的主要部件,其高速旋转时的半径变化量会直接影响离心机的系统精度。运用有限元软件ABAQUS,分析了离心载荷和温度变化对工作台动态半径的影响规律,通过比较两种常见结构形式工作台的动态半径变化量,确定了适合过载开关测试精密离心机的最佳工作台结构设计方案。

重型静压回转工作台夹紧机构优化设计

重型静压回转工作台夹紧机构往往都是碟形弹簧夹紧形式,夹紧力较大,夹紧后对工作台台面的跳动精度影响较大,且受结构、安装空间等因素限制的原因,往往铸件加工难度大,后期的维修、装配不便。针对上述问题,利用有限元分析结合工程实践经验,设计了一种新型的夹紧结构。经实际工程应用证明,优化后的回转工作台整体的静刚度和固有频率提升,夹紧后几何精度不佳、工艺性差的问题得到有效解决。

一种检测用万能精密工作台的设计

为解决当前发动机缸盖、轴轮、涡轮传动副、涡轮叶片、磁悬浮风机叶轮、口罩机辊模等由五轴联动加工中心一次性加工出来的形位尺寸精度高,且外形结构复杂的零部件或产品五轴全向精密检测问题,从工作原理、结构组成、实例应用验证分析等方面入手,研发一种新型检测用万能精密工作台。该万能精密工作台具有结构新颖、紧凑,操作简单方便,经济实用,维护方便等特点,可实现一次装夹,进行各种角度、各种方向、各个维度的检测,可广泛应用于三坐标测量仪、影像测量仪等各种设备及场合,可在三坐标测量仪等不增加附加件的条件下,进行五轴全向精密检测,使影像测量仪具备三坐标精密检测能力,极大地扩展了检测仪器设备的检验能力和检验精度。该万能精密工作台也可应用于其他各类几何测量,有利于扩展企业现有仪器设备的功能,提高检测能力,促进仪器设备更加高效、高质、充分利用,节约成本,提高效率。

轻质多孔仿生结构机床工作台性能分析

为提高机床工作台的静态和动态性能,将轻质多孔和仿竹结构结合起来运用到工作台设计中。对轻质多孔仿生工作台和原工作台按照3种极限工况进行静力学分析,得到总变形、各方向变形。通过模态分析得到固有频率和振型。分析结果显示,与原工作台相比,轻质多孔仿生工作台在3种工况下各方向变形和总变形均降低。轻质多孔仿生工作台前5阶固有频率都明显提高,其中,第3、4阶分别提高18.3%和20.4%。谐响应分析结果得到的易发生共振的频率与模态分析得到的固有频率一致。工作台质量减小11.8 kg,降低为4.3%。

小型果园升降作业平台的设计与试验

针对南方丘陵山区水果生产中采摘、疏花等作业环节劳动强度大、机械设备少、人工作业效率低,已有设备在丘陵山区作业时通过性不强、易失稳等问题,设计制造了一种小型履带自走式剪叉升降作业平台,该机器具有较小的底盘尺寸,能够控制回转支承进行方位调节,通过液压油缸实现升降、角度调整,使得载人工作台可调平,以提高机器稳定性能。对样机进行了模拟工作环境下的爬坡角度、转弯半径、调平以及倾翻稳定性能测试,相关指标达到了设计要求。结果表明,样机可升降高度1.2 m,最大行驶速度0.25 m/s,最小转弯半径0.75 m,不同负载和升降高度下平台的坡地静态倾翻角集中在（15°-30°）之间等,满足了工作要求。同时,样机外形尺寸较小,操控简便,适合南方果园种植模式和使用要求。

基于ANSYS Workbench的DVG850工作台拓扑优化

以DVG850高速立式加工中心工作台为例,利用SolidWorks软件强大的三维实体设计功能,精确地实现了工作台的三维建模,通过专有程序接口将模型导入到ANSYS Workbench软件中。利用ANSYS Workbench有限元分析软件的静力学分析功能,对工作台进行静力学分析,并根据计算结果校核了工作台的静刚度。应用ANSYS Workbench中的拓扑优化模块对工作台结构进行改进。改进后的工作台保持了原结构的静刚度,但质量却比原方案减少23.2kg。

0.1μm大行程精密定位控制系统的研究

本文介绍了一种新型的精密工作台定位控制系统。本控制系统采用伺服电机粗动控制与压电陶瓷精动控制相结合的方法完成对工作台的定位控制 ,并利用衍射干涉光栅测长技术进行实时检测。本系统工作行程 5 0 mm,定位精度± 0 .1μm。

机床工作台上刀具工作点的轴向振动分析

在考虑轴承的支承作用、工作台与丝杠以及工作台与导轨的接触变形的情况下,全面分析了预拉伸丝杠的横向振动、纵向振动和扭转振动以及工作台的振动,利用拉格朗日方程建立了滚珠丝杠传动系统的动力学方程,用振型叠加原理和隆格-库塔法进行求解,按正交试验计算分析了系统参效对工作台上刀具工作点轴向振动的影响,优化组合了系统参数,为滚珠丝杠传动系统参数的选择以及装配调整提供了理论依据,为提高机床轴向定位精度奠定了基础。

DVG850工作台静、动态特性分析及结构改进

以DVG850高速立式加工中心工作台为例,利用ANSYS Workbench软件对工作台进行静力学分析和模态分析,根据分析结果了解了其静、动态特性。应用ANSYS Workbench中的拓扑优化模块对工作台结构进行拓扑优化,根据优化结果对其进行结构改进,改进后的工作台保持了原结构的静态特性,动态特性有所提高,质量却比原结构减少23.2kg。

基于分段拟合的机床大尺寸工作台热误差补偿模型

大型机床工作台在往复运动过程中,丝杠螺母会产生大量的热,一部分热量从螺母传入工作台导致工作台两侧翘曲,使工作台不同位置产生不同热误差。为提高大尺寸机床工作台的纵向热误差补偿精度,提出分段拟合热误差建模预测方法。该方法是沿工作台横向在多个位置建立对应点的纵向热误差模型,然后由各点单模型预测值进行分段拟合建立工作台整体预测模型,利用分段拟合模型实现对工作台任意位置热误差预测。同时为了提高热误差模型预测精度和鲁棒性,采用粒子群优化算法根据实时反馈热误差数据对模型参数辨识,使热误差模型能适应机床最新的工作状态。在一台三坐标铣床工作台上进行试验,建立X轴快速运动时工作台纵向热误差模型,试验结果表明:该方法鲁棒性好预测精度高,能够实现大尺寸工作台任意位置的热误差补偿,且具有一定的通用性。