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。

卧式加工中心转台回转夹具定位销连线的数学建模及实例应用研究分析

卧式加工中心转台回转夹具的典型结构是通过在卧式加工中心工作台上配置转台、尾座和夹具体,进而构成摇篮式转台,该种方式可以使加工工序集中化,进一步提高零件的加工质量和加工效率。在基于摇篮式转台回转夹具构成型式分析的基础上,以定位销连线为研究对象,通过讨论定位销连线与转台回转轴线及机床坐标系三者之间平行关系的几种情况,进而建立数学模型,并通过实例的方式解决生产过程中遇到的实际问题。

双主轴卧式加工中心横梁结构综合优化设计

为了在降低横梁总质量的同时保证其低阶固有频率和刚度,提出一种结合拓扑结构和尺寸优化的设计方法。使用拓扑优化方法确定横梁内部结构,并对它进行修复;根据修复后横梁的有限元分析结果,以横梁内部的厚度、孔尺寸等多个参数为设计变量,整体最大变形和1阶固有频率为约束条件,采用总质量最小为目标函数建立数学模型。利用多目标遗传算法(MOGA)进行求解,通过CCD试验设计获得初始样本点,并使用Kriging模型建立响应面。经过多次试验发现,横梁的总质量相比于优化前减少了20.3%。

基于响应面和MOGA的卧加主轴多目标优化设计

主轴作为卧式加工中心中最重要的功能部件,对其进行优化设计来提高卧式加工中心的动态性能和运动精度具有重要意义。根据主轴的有限元分析结果,以主轴前端半径和长度、后端半径和长度以及拉刀杆外径为设计变量,总质量最小、总体最大变形最小和1阶固有频率最大为优化目标,利用CCD试验设计方法获得初始样本点,再使用Kriging模型建立响应面。最后利用多目标遗传算法(MOGA)进行优化。结果表明:所提方法实现了主轴质量减少29.6%,总变形量减少30.8%,1阶固有频率增加5.4%。

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。

高精密卧式加工中心热控制分析和设计

在诸多影响机床加工精度的因素中,部件生热而导致升温变形不可忽视。抑制热源产生,控制热量传递,做好热变形补偿是提高卧式加工中心加工精度和加工稳定性的基本要求。对高精密卧式加工中心进行热控制分析和设计,分析了热特性影响因素,给出了热控制途径,并对热控制结构进行了介绍。

机床整机动刚度薄弱环节辨识与优化方法研究

提出一种机床整机动态分析指导薄弱部件改进的优化思路,即通过对机床整机的动刚度进行分析,辨识出不同激振频率下整机中的薄弱环节,明确优化目标,提高优化效率。利用ANSYS Workbench软件对一种卧式加工中心进行谐响应分析和模态分析,辨识出立柱是整机x向和z向动刚度的最薄弱环节。以立柱结构为优化对象,运用灵敏度分析法计算出立柱质量和固有频率对各个壁板的灵敏度。以立柱固有频率为优化目标,立柱质量为约束条件,建立优化方程。利用Matlab软件求解该方程,得到立柱的优化结果。通过谐响应分析得到优化后机床整机的动刚度,结果表明,优化后立柱在质量不增加的情况下,整机在x向和z向的最大共振峰值降低约6.5%,相应的共振频率提高约10%。

加工中心主轴部件及其主轴箱的热特性有限元分析

现代机械工业对机床精度提出了越来越高的要求。机床主轴部件和主轴箱的热特性是影响机床精度的主要因素之一。文章建立了加工中心主轴部件及其主轴箱的温度场模型并进行了数字模拟仿真。首先预测了机床主轴部件的热平衡时间能,并以温度曲线的形式表示出来,然后计算出主轴部件和主轴箱的热变形。依据这些我们能够得到主轴的轴向和径向误差,为主轴部件的设计计算奠定了基础。

卧式加工中心立柱有限元分析及轻量化设计

以卧式加工中心立柱为研究对象,首先利用ANSYS Workbench平台构建其有限元模型,并对其进行静动态特性分析。研究分析结果发现立柱过大的质量将影响其整体性能的提升,是原设计的薄弱环节。然后对模型结构尺寸进行了灵敏度分析,得到对立柱性能影响较大的灵敏尺寸,并将其设置为最终优化设计变量。最后以灵敏尺寸作为优化参数、立柱质量作为优化目标、最大变形量和一阶固有频率作为约束条件对立柱进行了轻量化设计,在保证立柱刚度及固有频率的基础上显著地减小了立柱的质量,达到了轻量化设计的目的。

高速高精度卧式加工中心动态优化设计

在高速、高精度卧式加工中心的动态设计中,通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中,提高了模型的精度。在加工中心的结构优化设计过程中,提出了基于ICM法的结构拓扑优化,对主要部件的拓扑优化设计,提高了加工中心的动静态特性。针对加工中心在工作过程中不可避免的共振问题,巧妙利用机床的附属设备设计了抑制振动的调谐阻尼器。

一种卧式五轴加工中心的结构特点与技术性能

近年来,钛合金材料在现代飞机中所占比例不断增加,尤其是在高性能战斗机中,其所占比例已高达40%[1]。因此,钛合金材料飞机零件的加工效率对航空制造企业的影响越来越大,钛合金的高效加工问题已成为当今数控加工行业的研究热点。介绍了一种高效加工钛合金、合金钢等难加工材料复杂型面航空结构件的卧式五轴加工中心机床,介绍了该机床的总体结构布局,机床的床身、立柱、回转工作台、摆头等主要部的件机械结构和特点,以及该机床的主要技术参数。

卧式加工中心几何精度立体检验的研究

根据卧式加工中心加工零件时影响加工精度的误差实情 ,建立起机床立方体工作区精度系统。提出分别以镗孔精度、铣沟槽精度和轮廓加工精度表征卧式加工中心工作精度的概念 ,从而解决了检出的机床几何精度与被加工零件的相应型面精度之间无直接对应关系的难题。用于实践 ,取得了良好效果。

精密卧式加工中心主轴轴向热误差补偿方法

热误差是精密机床最主要的误差源之一。主轴是机床的关键部件,其热误差直接影响机床的加工精度。文章以某型号精密卧式加工中心主轴为对象,对其温度场和热变形进行了仿真分析。根据仿真结果发现主轴轴向热变形更严重,并结合机床结构确定温度传感器布置位置。在此基础上,对不同转速下主轴部分位置温度和轴向热误差进行现场测试。运用最小二乘法建立热误差补偿模型,直接结合机床FANUC数控系统实施主轴轴向热误差补偿。经实验验证,补偿后主轴轴向热误差减小了85%以上。

运用MATLAB对高速卧式加工中心进行可靠性建模

针对国内还没有对高速立卧式加工中心的故障间隔时间指标进行量化考核,提出一种高速立卧式加工中心故障间隔时间的可靠性建模方法:以经验建模和MATLAB软件为基础,运用MAT-LAB软件对4台同型号的加工中心故障间隔时间进行可靠性建模,即模型的参数估计和检验模型服从Weibull分布的合理性,最终确定加工中心故障间隔时间服从Weibull分布的数学模型。这将为高速卧式加工中心的可靠性评估、维修策略制定提供依据,并对加工中心整机的可靠性预测提供理论支撑。

三轴卧式加工中心主轴静刚度仿真与试验研究

对卧式加工中心主轴系统静刚度进行了仿真和试验研究。研究发现:经有限元方法计算获得的结果与试验有较好的对应性;主轴静刚度在卸载时要大于加载时,卸载时主轴系统弹性恢复迟滞,并且加载曲线与卸载曲线不封闭,卸载时主轴变形恢复不到起点,进而影响加工精度。因此,提高系统刚度十分必要,可通过合理设计机床主轴结构、减小主轴悬伸量、提高传动部件单位质量刚度等方法提高切削系统刚度。

提高卧式加工中心可靠性的措施

当前国产卧式加工中心的可靠性与进口产品存在较大差距,这已成为影响国产卧式加工中心口碑和市场的关键因素。通过深入分析某公司生产的14台卧式加工中心在用户现场的故障数据,查清机床整机各故障部位、故障模式及故障原因的概率,找出对整机可靠性影响较大的故障模式和故障原因,并据此提出提高国产卧式加工中心机床可靠性的措施。

精密卧式主轴设计研究

以HMS63型卧式加工中心主轴的设计为例,讲述主轴的设计过程,详细阐述了主轴的结构设计以及相关的理论计算。通过机床样机试验结果证明,该主轴的结构设计是合理的、设计方法是切实可行的。

高速卧式加工中心主轴箱拓扑优化设计

文章利用HyperWorks中的OptiStruct模块对某型号高速卧式加工中心主轴箱进行结构拓扑优化设计。通过引入待优化模型的邻接零件,用零件接触代替刚性约束,使得边界条件更加逼近实际情况;通过确定各个分方向上的切削力上界保证载荷施加的全面性和可靠性;应用叠加原理解决机床产品结构优化设计中的载荷种类无穷多问题。有限元分析结果表明:基于OptiStruct拓扑优化的新设计模型静力学性能和动力学性能都能很好地满足预定要求。

高速卧式加工中心滑枕模态分析与优化

卧式加工中心滑枕是连接主轴和主轴箱的关键部件,其动态性能对整机特性有重要影响。在建立滑枕实体模型和模态分析模型的基础上,利用ANSYS有限元软件进行滑枕的模态分析,提出了基于模态分析的滑枕结构动态优化设计方法。优化设计结果表明,通过合理设定滑枕内部筋板宽度及间距和上部长圆孔的尺寸,滑枕的动态性能得到改善和提高。

基于柔性线中的夹具应用

加工中心机床是机床中自动化程度较高、工序较为集中的机床之一,应用传统的夹具使加工中心的优越性很难发挥。论文在结合传统夹具定位夹紧理论的基础上,利用新兴的夹紧元件及数控转台部件和转轴的抱紧机构,从另外一种思路开发出了回转夹具,使被夹紧工件能绕水平轴转动,从而增加了加工中心的使用范围。实践证明,该夹具应用可靠,设计简单合理。