复合加工机床空间误差补偿和精度提升

对特殊结构的复合加工机床采用D-H和H-M方法结合的系统主法进行了运动学建模,使激光跟踪仪测量的机床空间误差便于模型参数辨识,并列出了机床理论模型的正解和机床误差模型的识别参数。在机床运动学误差模型中,以验证点的理论空间位姿为基准,根据刀具点空间位姿相对于机床坐标轴的雅克比矩阵,使用分块矩阵结合L-M算法,计算得到了验证点的坐标轴补偿值,算法收敛速度快,相对于雅克比矩阵迭代法提高了计算效率,经过坐标轴补偿后机床的空间位置误差和姿态误差平均值分别为0.00422 mm和9.99×10-4 rad,比补偿前误差分别降低了82.5%和16.1%,表明复合加工机床的空间位姿精度得到大幅提升。

数控机床电动主轴WPD-TSNE-SVM模型故障诊断

为了提高数控机床电动主轴故障诊断效率,设计了一种WPD-TSNE-SVM组合模型。利用小波包方法分解主轴振动信号,并完成样本集TSNE降维的过程,利用SVM完成重构特征的故障分类。构建数控机床主轴信号混合特征空间向量,并进行故障诊断分析。研究结果表明:TSNE方法训练样数据形成规律分布特点,采用非线性SVM多故障分类器实现小波包混合特征的故障准确分类。根据径向基核函数建立的非线性SVM诊断方法获得更高准确率。该方法诊断轴承运行故障,获得更高维护效率,确保数控机床主轴运行稳定性。

应用于机床加工的总线数字量模块开发与试验研究

为了满足数控机床加工对信号量数据采集传输的实时性和稳定性的应用需求,如机床加工现场的轴运动位移硬件限位信号、气阀水阀信号、刀具测量等信号,同时能与可编程控制器建立通信进行数据交互,可实现信号量检测与控制功能。文章设计并开发基于以太网通讯技术的EtherCAT通信协议的数字量模块,对数字量模块软硬件设计内容与数据交互程序的执行流程进行研究,并通过配合标准EtherCAT通信主站TwinCAT进行试验,证明开发的数字量模块能与控制器主站正常建立通信并进行数据传输,且与EtherCAT总线通信数据周期保持同步。基于数字量信号检测设计出机床刀径测量方案,应用该数字量模块在机床加工中进行量刀试验,结果表明通过数字量模块对检测信号的实时响应计算得到的机床刀具磨损误差满足应用要求,具有工程实际价值,达到了研究的目的。

基于改进阿林斯法的数控机床子系统可靠性分配

根据采集到的某国产数控机床的故障信息进行分析整理并进行子系统划分,结合数控机床相关性模型改进可靠性分配方法进行目标值分配.应用层次分析法建立影响因素隶属度集,采取DEMATEL决策实验室分析法确定故障相关数据的中心度影响因素,结合维修性、维修时间、故障停时、故障次数及复杂度确定隶属度函数集,对于各影响因素的权重的确定采用熵权法,进而计算出数控机床的可靠性分配因子.将影响度因素引入阿林斯分配法进行改进,使改进后的方法适用于各子系统串联且存在故障相关性的系统.数值算例表明,相较于传统阿林斯法,本文方法能够减少子系统对故障时间的要求.同时,为验证本文分配结果的合理性,采用蒙特卡洛仿真法以分配结果为基础对目标机床整机进行可靠性预计,计算结果证明了方法的可行性.

五轴数控机床旋转轴综合误差测量与辨识

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次,利用R-test测量仪对旋转轴的运动精度进行了测量。此外,假设旋转轴位置几何误差和工作台上参考球的设置误差是影响测量结果的因素,并通过最小二乘法对这些因素进行分离。采用IBS公司的R-test测量仪,对米克朗公司UCP800Duro立式五轴加工中心C轴的运动误差和几何误差进行了测量实验。研究结果表明,该方法能够正确识别旋转轴的运动误差和几何误差,可以有效地综合评估旋转轴的运动精度,并有助于进一步提高旋转工作台的精度。

基于Unity3D的机床加工实训仿真系统

针对目前高校机械专业学生在机床加工实训当中普遍存在设备操作危险、实训加工设备不足且实训效果不佳的情况,本研究以工业机器人转运及机床加工阶梯轴过程为研究对象,借助Unity3D开发平台设计出虚拟现实机床加工实训仿真系统。运用SolidWorks与3DsMax软件完成了三维建模,运用Photoshop软件对模型进行贴图和UI界面设计。使用Unity Animation组件完成阶梯轴生产加工过程动画,利用Unity3D配合C#语言实现了场景漫游、视角定位切换、虚拟手抓取等功能,最终完成并发布了机床生产加工仿真实训系统。该系统展示了阶梯轴在机床上的加工过程,实现了加工过程的可视化及进程控制,同时具备人机交互功能,选择使用虚拟手替代工业机器人完成上料,控制视角转移观察加工过程,能够极大的提高学生的实训兴趣,提高实训效率,改变传统生产加工实训方式。

面向切削力修正的机床主轴回转精度预测实验分析

为了提高机床控制精度,设计一种可以精确预测面向切削力修正的主轴回转精度分析方法。为验证回转精度预测准确性,建立一套不需要通过标准球实现的主轴回转精度分析系统,可以针对具体切削工况开展主轴回转精度测试。研究结果表明:随着进给速率和切削深度改变,形成了具有规律性的同步误差,切深受到同步误差因素的影响程度最大,而进给速度次之。受切削载荷影响,主轴回转精度显著改变,同步误差和切削载荷具有正相关关系。在变进给及变切宽条件下,测试结果与仿真结果相近,最大误差为0.2μm。设定切宽12 mm与进给速度1200 mm/min时,分离得到的圆度误差与100 r/min空转时圆度误差相比相吻合。

基于直驱机床的航空整体叶轮加工效率优化方法研究

为解决航空叶轮在复杂五轴联动加工过程中的效率和精度控制难题,本文基于直驱机床围绕加工参数对表面粗糙度和加工时间的影响进行了深入分析。首先通过与传统机床进行加工对比,证明了直驱机床的精度与速度方面的优势;其次针对原点坐标的研究揭示了原点位置对加工效率的影响,尤其是当原点接近A、C轴中心时,加工效率显著提高;最后通过正交试验法研究了转速、每齿进给量、切宽这3个关键因素,并发现每齿进给量是影响表面粗糙度的主导因素,其次是切宽,而转速的影响较小。在保证粗糙度小于1.6μm的前提下,以转速20000 r/mim、每齿进给量0.03 mm、切宽0.6 mm的参数组合获得最优结果。基于优化的工艺参数不仅提升了加工效率,节约了43.3%的加工时间,还确保了加工质量,为航空叶轮的精密加工提供了重要的技术参考,同时为基于直驱机床的复杂零件高效加工提供实践指导和理论依据。

数控机床主轴动平衡设计

随着高速高精机加工行业的发展和对高效率的追求,数控机床主轴不断朝高精度、高效率、高速方向发展,尤其是对主轴转速的要求越来越高。主轴组件在设计、加工、装配等过程中,由于结构不对称、材质不均匀、装配间隙等原因,会引起主轴组件质心偏离旋转中心,严重影响主轴动平衡,在高速旋转时产生发热、噪声、振动等现象。针对主轴组件质心偏离旋转中心而影响动平衡的问题,结合数控机床主轴特点,进行主轴动平衡设计,并在高速车削中心主轴上进行计算验证。

可靠性约束下的重型数控机床维修策略

针对TH65140重型数控机床的各个子系统进行危害度分析,制定经济高效的预防性维修策略。通过威布尔分布对重型数控机床进行可靠性建模,在可靠度约束下,建立以最小维修费用和最大可用度为目标的机床子系统定期预防性维修模型,对模型进行求解得到了最优的维修次数及维修间隔期,制定出了重型数控机床的预防性维修策略。

五轴联动机床虚拟加工系统构建及仿真验证

五轴联动机床具有3个直线轴和2个回转轴,能在一次装夹中完成复杂曲面及异形几何特征类零件加工。实际加工过程中,刀具与工件相对运动复杂,常遇到刀具干涉。基于此,以五轴联动机床为研究对象,进行机床结构的运动链分析和零部件建模、装配,进而阐述了虚拟加工系统构建方法。最后以风扇叶轮加工为例,在已构建的系统上进行仿真验证。结果表明,该系统可以模拟双转台型五轴联动机床实际切削运动过程,可以发现加工过程中可能存在的干涉、碰撞等,对实际生产起到一定的指导作用。该研究不仅可以为类似五轴数控机床虚拟加工系统构建提供借鉴,而且对提高加工仿真技术及五轴机床应用水平也具有重要的价值。

基于深度残差网络的机床减速器故障诊断研究

为了进一步提高对机床不同故障的分类准确率,设计了一种深度残差网络。通过对机床振动试验台信号预处理优化网络结果,并进行故障诊断对比分析。研究结果表明:当行数比列数更少时,随着两者差异增加,模型分类准确率显著降低;当行数超过列数后,模型达到了更高的分类准确率并保持相对稳定的状态。CNN网络比浅层模型LeNet表现出了更强识别性能。ShortCut结构具备明显优越性,有助于网络具备更强识别能力。该研究有助于提高减速器的运行效率,可将其拓宽到其他机械传动领域,具有很好的应用价值。

液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计

大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目标精度要求。磨削工艺主要面临如何实现高平滑的表面轮廓加工以及控制亚表面损伤层深度等问题。根据已有的实验研究,磨削机床采用高精度的液体静压运动副,可以有效地提高光学元件抛光后表面轮廓的平滑程度以及降低亚表面损伤层的厚度。具备上述特性的高性能磨削机床国外对中国禁运,而国内尚无成熟的商品。因此,文章研制了一种采用液体静压运动副的四轴联动精密加工机床,分析了机床的主要构型,进行了机床主要运动部件的精度分配,完成了基于液体静压运动副的X/Y/Z/C四轴的设计方案,最后进行了光学元件磨削加工工艺实验,实现了380 mm×541 mm口径微晶玻璃磨削面形精度±0.471μm(RMS值)、表面粗糙度Ra0.3μm的加工目标。

数控机床传动轴位置信号采集及线性误差补偿设计

为了提高数控机床传动轴位置线性误差补偿能力,运用误差补偿方法对机床伺服系统的位置环信号进行采集,设计了一种数控机床传动轴位置信号采集及线性误差补偿方法。通过引入了一种测温方法来采集被测点温度,并对测试数据修正,计算温度偏差补偿值来达到对该系统线性错误补偿的功能。研究结果表明,重构方差发生了增大,形成了更小的最大误差,曲率积分递推过程获得的误差也更小,实现了更优重构效果。对各类误差按照特定方式实施补偿,采用线性误差的形式,实现机床坐标实时补偿的功能。该研究具有很好的实际推广价值,可适用于其他类型的机床精度控制领域。

基于案例驱动的“机床电气控制与PLC”教学探索与实践

“机床电气控制与PLC”是机械工程专业课程,随着工业机器人的发展,PLC技术在工业控制系统中发挥着越来越重要的作用,现阶段已经发展成为自动化行业的主流技术之一。本文结合我校应用型大学的办学理念,侧重于学生的实践能力培养,教学过程中以实际工程案例为驱动,将理论应用于实践中,在知识传授的同时,将德育元素融入教学内容,通过课程知识与工程实践联系,推进全员、全过程、全方位育人。

基于多模 态集成卷积神经网络的数控机床齿轮箱故障诊断

针对数控机床齿轮箱在实际工作环境中负载多变且噪声干扰大、传统神经网络难以充分提取信号中的故障特征等问题,提出一种多模态集成卷积神经网络(MECNN)用于数控机床齿轮箱故障诊断。该方法将多模态融合技术与多个卷积神经网络结合,利用快速傅里叶变换方法将时域信号转换成频域信号;利用时域信号和频域信号对2个卷积神经网络进行训练,使模型能够分别从时域和频域2个角度提取特征,再将浅层特征融合;最后,将融合后的特征输入到卷积神经网络中进行故障特征的深度挖掘,并进行故障诊断。使用东南大学的齿轮箱数据集进行验证,设计了2种特征融合的方法并进行了对比。实验结果表明:在噪声下,MECNN模型用于故障诊断的准确性和鲁棒性均优于单一的时域CNN和频域CNN。

数控机床滚珠丝杆故障诊断试验装置研究与实践

数控机床是集制造技术、计算机技术、电子技术、自动技术等于一体的重要加工装备,也是新时代智能制造技术的基本装备,其重要性毋庸置疑,在航空航天、汽车制造、军事装备等行业均发挥着重要作用。滚珠丝杆副是数控机床上最常使用到的传动元件,精密度高且使用频繁,一旦出现故障,不仅会影响生产效率,更严重的会影响机械零部件的加工精度,造成后续整个配套设备无法运行,产生巨大的经济损失。本文结合数控机床的运行原理,从滚珠丝杆副的组成部分着手,以数控机床操作人员在日常工作过程中实际遇到的故障问题为切入口,详细介绍和分析常见的故障类型及其诊断处理方法。

五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析

为了提高五轴联动机床的整体性能,提出五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析方法,对其主运动构件的动力学特性进行分析。建立五轴联动机床的运动学模型,对其运动学特性展开分析;根据机床的运动学特性,建立柔性杆重复碰撞系统以及碰撞过程的动力学方程;最后在St.VENANT杆波动理论的基础上分析柔性杆在多次碰撞和分离过程中的瞬态动力学特性。实验结果表明:与其他方法对比,所提方法能够准确获得柔性杆的变形、位移和撞击力变化情况,且具有较高的分析精度。

2023年电加工机床行业经营情况分析

1.2023年电加工机床行业经营情况分析1.1总体经营情况根据中国机床工具工业协会特种加工机床分会对全国电加工机床行业22家骨干企业经营数据的统计分析,2023年各类电加工机床的销售总量为15841台,比2022年减少了2500多台,同比下降13.94%;销售总额达到242901万元,比上年减少近40000万元,同比下降13.80%,形成量额齐跌的局面,并且降幅均达到两位数,这是近十年来双双出现的仅次于2019年的最大同比降幅。图1和图2分别为近三年电加工机床销售量和销售额情况。可见,2023年是近三年来经营指标表现最差的一年。

时域流形特征增强在数控机床轴承故障诊断中的应用

以数控机床轴承的时域振动信号为研究对象,提出一种基于流形学习的特征增强方法。首先,将采集信号的时间序列进行相空间重构,通过计算子相空间的信息熵来构建信号在特征空间中的表示,并以流形距离作为原始信号来集中不同故障类型的度量。然后,使用等距特征映射算法求取信号在特征空间中同胚的低维流形,其结果可用于对故障类型的分类判别。经实例数据集的验证分析发现,信息熵—等距特征映射变换能够在低维特征空间表达并强化轴承时域信号的故障类型特征,可有效应用于数控机床轴承单一和复合故障场景的设备运行诊断。