卧式镗铣加工中心主轴部分设计研究

作为机床设计中一个较为核心的部件,卧式镗铣加工中心主轴的工作性能会直接影响到机床的性能,因此,在对其进行设计时,要考虑刚度、精度以及稳定性,回转精度等这些因素,还要考虑抗震和热变形等方面。通过以卧式镗铣加工中心主轴传动部分设计为例,详细阐述主轴的结构设计和它的理论计算,并通过机床样机进行测试,以验证主轴设计的合理性和计算过程的正确性。

重切龙门镗铣加工中心结构静动态特性分析

为了在设计阶段精准评估重切龙门镗铣加工中心结构的动静态特性,建立加工中心整机结构有限元仿真模型,分析其静、动态特性。通过模态测试验证动态仿真模型的准确性和有效性,根据分析结果提出加工中心的结构优化建议。结果表明:由于滑枕的静刚度不足,导致加工中心Y方向的静刚度较低,在1 500 N切削力作用下,最大变形可达0.008 137 mm;加工中心的前6阶实测固有频率分别是41.87、55.69、88.06、103.45、129.68、159.41 Hz,前6阶固有频率的平均仿真计算误差为6.5%,立柱和滑枕位置在外部激振力作用下易发生较大的动态变形响应。

异形断面隧道掘进机复合地层开挖盲区处理关键技术研究

为解决现有异形断面隧道掘进机中心轴驱动旋转刀盘、偏心多轴驱动刀盘、行星轮驱动刀盘等多种开挖形式在复合地层适应性上存在的局限性,依据异形断面隧道内岩石强度、范围、长度等地质条件的不同,提出3种开挖盲区预处理工法,即小直径凿岩钻机钻孔结合泥土回填工法、硬岩顶管机结合管节回退泥土回填工法、盲孔主机回退结合泥土回填工法,并成功应用于某地铁出入口项目。针对异形掘进机复合地层一次开挖成型难题,研究多旋转刀盘集成盲区处理装置的同步开挖系统;设计摆动铣挖头和铣削滚筒2种开挖盲区处理装置,利用有限元方法对结构设计进行静力学验证,并应用于某复合地层矩形顶管机项目;通过对掘进数据分析,得到该地层摆动铣挖头和铣削滚筒设备掘进参数,为复合地层异形断面隧道修建提出新的解决方案。

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。

镗铣加工中心主轴箱热特性仿真及试验研究

对镗铣加工中心主轴箱进行三维建模,依据工况确定热源,计算得出热源发热量并作为热载荷,以计算得出的各换热面对流换热系数作为边界条件,对主轴箱温度场进行了模拟分析,得到温度场分布以及稳态、瞬态温度场变化规律。依据温度场模拟结果,进行了热-结构耦合分析得到主轴箱热变形。通过主轴箱温度测试实验对温度场模拟结果进行了验证,并对实验与仿真结果的误差进行了分析。研究结果为建立热特性分析模型以及热误差的补偿提供参考。

TH6213镗铣加工中心工作台静态分析

机床工作台的主要作用是承受工件重量和精确定位。研究的对象TH6213是苏州某公司最新研制的机床,镗铣加工中心最适于加工较大型复杂零件,可加工零件上各种面、各种复杂孔系、各种台阶、各种复杂图形或三维曲面等,连续完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多种工序加工。加工零件具有高精、高效、高稳定性的特点。运用ANSYS Workbench分析了在承受最大载荷时TH6213数控镗铣加工中心工作台的变形与应力。这些数据为验证机床工作台设计的合理性与进一步的优化提供了可靠的理论依据,同时证实了ANSYS分析软件的可用性。

大型数控机床附件铣头设计

论述了大型数控机床附件铣头设计过程中需要注意的关键环节,如附件铣头传动链的组成,附件铣头主轴形式的优选,附件铣头液压控制及润滑冷却系统的功能。同时介绍了附件铣头的装卸、运送、定位和转位系统,以及附件铣头的识别系统等。从对大型机床附件铣头设计的角度,深入剖析了附件铣头应用在基础件加工时需要注意的工艺问题及装配方法。

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。

镗铣加工中心主轴减速箱热特性仿真与分析

对镗铣加工中心主轴减速箱进行三维建模,分析齿轮传动情况,通过计算齿轮热流密度以及轴承发热量得出热载荷,以计算所得各换热面的对流系数作为边界条件,求解主轴减速箱温度场,并进行热-结构耦合分析得到减速箱以及齿轮轴的热变形,与额定间隙进行比对,验证了主轴减速箱工作的可靠性。

复合式镗铣加工中心滑枕变形分析与补偿研究

以复合式镗铣加工中心为研究对象,针对其大行程滑枕的挠曲变形误差问题,提出一种新型的变形补偿方法—液压拉杆补偿法,首先利用有限元分析的方法得到滑枕挠曲变形的分布规律,以及滑枕的变形量与滑枕行程之间的关系曲线;然后基于材料力学的理论分析得出拉杆补偿力的初算值,结合有限元分析方法与多项式最小二乘法拟合得到拉杆补偿力与滑枕行程的关系曲线;最后对其补偿结果进行分析得出:该方法准确预测了滑枕挠曲变形的分布规律,以及滑枕的挠曲变形误差得到了理想控制,显著提高了机床的加工精度。

基于走心车铣复合中心40Cr螺纹轴零件加工

介绍了走心车铣复合中心的特点、加工优势,重点分析了40Cr螺纹轴零件新型车铣复合加工工艺,有效解决传统数控加工工艺分散、精度低、效率低等问题,为符合现代制造技术发展方向的新型车铣复合加工提供参考和借鉴。

基于PMAC的镗铣加工中心自动换刀系统的设计

设计了一种新型双刀库自动换刀系统,此系统充分利用了PMAC本身控制系统的优势,构建以IPC机为上位机、PMAC为下位机的双CPU换刀数控系统;系统采用计算记忆式选刀模式,通过建立虚拟刀库数据表控制刀库的就近选刀;直接在PEWIN32PRO中编写PLC换刀程序,运行加工程序时直接调用换刀子程序,换刀过程简捷方便。经试验台运行调试后证明,此换刀系统换刀时间短,运行稳定可靠,满足镗铣加工中心换刀要求。

基于PMAC的镗铣加工中心数控系统的研究

简要介绍了PMAC在卧式镗铣加工中心上的应用,建立开放式的数控系统,包括实现电动机的同步控制,双轴组的切换功能。在VC++6.0环境下建立人机交互界面,并实现其控制与通信功能。

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。

双直线电机同步驱动技术的研究

双直线电机同步驱动是龙门移动式镗铣加工中心的关键技术。将解耦控制和内模控制应用在由两台永磁直线同步电机驱动的龙门移动式镗铣加工中心上。针对龙门柱存在的机械耦合设计了解耦控制器,解耦后的系统可以看作是两个独立的单输入单输出系统。然后,对解耦后的单电机伺服系统提出了一种二自由度内模控制方案,使系统对参考输入信号具有较高的响应能力,并且能够很好地抑制模型失配与外部扰动。仿真结果表明,所提出的控制方案具有响应速度快,鲁棒性强,动态过程同步误差小的优点,从而能够较好地满足高精度同步控制的要求。

基于灵敏度分析的大型数控镗铣中心主轴箱优化设计研究

以主轴箱应力和位移为评价指标,对镗铣加工中心主轴箱体进行了灵敏度分析,得到各设计变量对评价指标的影响情况。将灵敏度高的设计变量作为箱体设计变量,对箱体进行了优化设计。为机床箱体的优化设计提供了一种方法。

复合式镗铣加工中心综合空间误差模型的建立

以建立数控机床空间误差模型为目标,其意义在于提高该机床的加工精度,满足加工特殊零件的精度设计要求。该复合式镗铣加工中心主要用于加工坦克及装甲车发动机等复杂箱体类零件,采用立式机床与卧式机床相结合的新型结构。基于多体系统,通过研究数控机床的拓扑结构与低序体阵列,建立特征矩阵,并结合其结构的复杂性进行综合分析与推导。建立一个能够全面包含数控机床空间位置误差与空间姿态误差的综合空间误差模型。以此研究成果为基础,结合适当补偿方法,可以大幅提高机床的加工精度。

基于敏感度分析的大型数控镗铣中心主轴箱优化设计研究

以主轴箱应力和位移为评价指标,对镗铣加工中心主轴箱体进行了敏感度分析,得到各设计变量对评价指标的影响情况。将敏感度高的设计变量作为箱体设计变量,对箱体进行了优化设计,为机床箱体的优化设计提供了一种方法。

复合式镗铣加工中心箱体零件原点找正方法

由于箱体零件结构复杂,具有加工批量大和精度要求高的特点,为提高找正效率,提出关于箱体零件原点找正的方法。在研究过程中,以复合式镗铣加工中心为加工平台,构建了箱体零件的在线检测系统。通过数学建模和解析几何的知识,对置于加工中心回转台任意位置的箱体零件进行原点找正,同时确定工件原点坐标和偏转角的大小。此方法经实践检验,适合于复合式镗铣加工中心大批量生产箱体零件,提高了箱体零件加工精度和找正效率。

M50型车镗铣加工中心编程及后处理技术研究

针对M50型卧式车镗铣复合加工中心X轴负向易超程、跨越B轴极限位置易出现加工安全及工件质量的问题,提出数控编程技术与后处理设置相结合的方法避免X轴负向超程问题的发生。研究新的处理跨越B轴极限位置问题的算法,基于Post Builder二次开发,创建了适合于M50型加工中心的后处理器。验证结果表明:提出的处理方法有效解决了数控编程和后处理的难题,为开发具有特殊结构的多轴数控机床后处理器提供了一种新的方法和思路。