高速立式五轴加工中心滑枕结构设计与优化

以高速立式五轴加工中心滑枕为研究对象,阐述了其初始结构设计原理,并基于静动态分析理论,采用有限元分析方法针对其进行静态和模态分析,为了进一步提高其动态特性,利用拓扑优化方法对滑枕结构进行轻量化设计,并对优化前后结构做对比分析。最终优化后的滑枕质量减轻了31%,一阶固有频率增长了22.4%。既提升了机床滑枕部件的动态性能,又实现了滑枕部件的轻量化设计。该方法为该类机床其他关键零部件及至整机优化设计奠定了基础。

基于雷尼绍5轴加工中心丝杆螺距误差检测与补偿研究

实验采用雷尼绍XL-80激光干涉仪检测各线性轴精度及反向间隙,对各轴丝杆螺距误差及反向间隙进行补偿,保证各轴定位精度和重复定位精度,通过雷尼绍激光干涉仪对沈阳机床VMU635轴立式加工中心丝杆螺距误差检测与补偿实验,机床线性轴定位精度提高显著,这对该型号机床后续零件加工精度控制方面提供有力保障,研究结论对该设备在机床加工精度调试领域中的应用具有一定的参考价值。

立式加工中心铣圆精度分析与提升方法研究

在数控机床长期使用过程中,滚珠丝杠、导轨及轴承存在一定程度的磨损,且数控系统动态响应不稳定,伺服优化不完善,也会影响数控机床的圆度误差。为此,提出了一种能够提升立式加工中心铣削圆精度的新方法。首先介绍立式加工中心加工中存在的精度问题;然后提出一种改进的立式加工中心加工方法,通过优化切削参数、建立循圆加工能力指数计算公式,根据实验找到机床加工极限进给,并通过设置合适的加工能力指数实现了铣削圆加工精度的提升;最后通过实验验证该方法的有效性,并进行综合评价和分析。实验通过调整系统参数更改反向间隙值来提高加工中心的精度,同时将参数K定义为设备的循圆加工能力指数,根据切削验证,得出K≤600时,插补铣削精度<0.01 mm;K为1 800时为机床极限加工进给。分析结果为立式加工中心精度提升提供了新的方法和思路。

基于虚拟仿真技术与实际操作相结合的XH715D立式数控加工实验教学设计

虚拟仿真技术通过计算机生成的图形、图像、声音等多种信息,为使用者打造身临其境的感觉和体验。以汉川机床XH715D为例,阐述了数控仿真实验的必要性和重要性,探索基于三坐标的数控加工虚拟仿真在一体化实验教学中的应用。对标“两性一度”的设计原则,开展虚实结合的层次化实验教学设计,采用交互式教学方式,开发了虚拟机床模拟和加工过程仿真教学平台;构建了“五位一体”的多元化评价体系,深化一流数控仿真实验教学,提升学生的实操能力和探究性思维。数控仿真实验突破时空限制,扩展教学内容的广度和深度,极大地提高了实验教学质量。研究表明,该教学设计有效提升了学生自主学习、探究以及解决复杂工程问题的能力,为数控加工相关专业的教学改革提供了新思路。

基于链式料仓的加工中心自动上下料生产线设计

随着制造业的不断发展,数控加工中心被广泛应用于各行各业。在数控加工中心的使用过程中,需要人工完成物料的上下料,整个过程不仅生产效率低,而且会出现多工序多次装夹导致加工品报废的情况。针对这一问题,设计了基于链式托盘料仓的加工中心自动化上下料生产线,采用链式托盘料仓存储物料、立式机械手转运物料托盘,提高了生产效率和加工质量,实现了自动化、无人化加工生产。

立加机床主轴轴线几何精度优化

为了提高立式加工中心主轴轴线的几何精度,提出一种结构补偿方案,即对整机进行有限元分析,获得装配后主轴轴线的几何误差,通过调整立柱预倾角、主轴箱与立柱导轨之间的包容比尺寸,达到减小主轴轴线和X、Y轴线运动间的垂直度误差和Z轴线运动间的平行度误差的目的。以某型号立式加工中心为例,将立柱底部结合面斜度以及主轴箱包容比尺寸作为设计变量,采用拉丁超立方抽样方法选取样本点,根据样本点数据构建主轴轴线几何精度响应面函数模型,利用多目标遗传算法进行寻优。结果表明,采用优化后的设计方案,主轴轴线对于X、Y轴线间的垂直度误差和Z轴线运动间的平行度误差均有所减小,达到优化目的。

应用立式加工中心小批量插削盘形凸轮内孔平键槽的加工工艺

针对盘形凸轮内孔平键槽是直角连接形状难以在立式加工中心进行铣削的加工难题,基于传统加工工艺采用插床插削、拉床拉削或电火花线切割机电加工成型的加工原理基础,提出应用立式加工中心机床小批量插削盘形凸轮内孔平键槽的新加工工艺。利用立式加工中心机床主轴定向功能,同时设计一把适用于加工中心机床刀柄且结构符合加工平键槽形状的插刀,并通过数控手工编程编写加工程序,将插刀安装在机床主轴上固定方向进行上下往复进给运动插削键槽长度及径向进给运动插削键槽深度,实现利用立式加工中心小批量插削内孔平键槽的加工工艺。结果表明:所提出的方法可使内孔平键槽的尺寸精度达到JS9公差等级、表面粗糙度达到3.2μm,符合零件图纸要求,并且加工时长可控制在60 s以内;与传统加工工艺相比,所提工艺可以减少盘形凸轮零件加工工序,直接在立式加工中心上进行铣削凸轮、内孔及插削内孔平键槽,提高了零件的生产效率并降低了零件多工序加工的累积装夹误差。该方法及插刀设计结构可为开展类似内孔平键槽零件加工工艺研究提供参考。

基于ANSYS Workbench的立式加工中心主轴箱静动态特性分析

通过对某立式加工中心主轴箱在切削加工状态下的受力分析,建立了主轴箱的有限元分析模型,借助有限元分析软件分别对主轴箱进行静力学和模态分析,验证了主轴箱结构的合理性,结果表明主轴箱具有良好的强度和刚度,但在高速精切削状态下易发生共振。

立式加工中心电主轴轴芯磨削工艺研究

针对立式加工中心电主轴的精加工提出切实可行的加工工艺方案,并对该工艺方案中刀柄夹持位锥孔的锥度控制、刀柄夹持位锥孔的圆度控制及拉爪接触锥面的轴向尺寸控制进行分析、说明,并提出相应切实可行的解决方案。

YBD-0立式加工中心整机有限元分析与结构轻量化设计

分析某公司YBD-0立式加工中心的原始设计方案,在不降低其静动态特性的前提下,研究整机结构轻量化方案。首先分析计算了满载工况所需的切削力。然后将简化处理后的整机模型导入ANSYS Workbench开展静力学和模态分析,并对几个关键大件进行拓扑结构优化。最后对优化重建的整机开展静动态分析,对比了优化前后的整机性能。结果表明,优化后的整机质量和总位移分别为3361.66 kg和39.315μm,比优化前的3573.60 kg和60.864μm分别减少了5.98%和35.4%,基频由优化前的47.07 Hz提高到55.23 Hz,满足设计要求。

立式加工中心静刚度分析与试验研究

机床静刚度是机床的重要性能指标之一,其试验与评价对机床结构的改善和加工精度的提高有着重要意义。以某型号立式加工中心为研究对象,通过Creo软件建立三维模型,利用有限元分析技术仿真分析数控机床结构。同时,基于LabVIEW设计一个机床静刚度测量系统,并对立式加工中心进行静刚度试验。试验结果与仿真结果误差为7.2%,验证了有限元模型的准确性。试验的机床刚度非线性度为±3%,说明该机床的性能较为稳定。

无温度传感器的数控机床进给轴热误差补偿

分析了目前常见的进给轴热误差补偿方法的缺点,如需要多个温度传感器、模型的鲁棒性较差等。提出一种基于无温度传感器的、强鲁棒性的机床进给轴热误差补偿方法,在恒温环境下实现对运动生热导致的热误差的补偿。给出了热误差模型的推导过程以及应用ISIGHT平台进行参数优化的过程。热误差模型基于摩擦生热、热传导和散热机理实时预测滚珠丝杠的温度场,以实现预测并补偿丝杠热误差的目的。在一台立式加工中心VMC850上对x、y、z轴进行了热误差测试并给出了模型的仿真效果。在另一台立式加工中心VMC850上采用激光干涉仪进行了热误差补偿前后的对比试验和加工对比试验。试验结果表明,该热补偿方法具有很高的精度稳定性和强鲁棒性。

CNC机床故障分析及其可靠性

对６台ＣＮＣ机床进行现场跟踪实验研究，对故障数据的分布规律进行探讨，为可靠性考核提供理论依据。在对故障进行统计分析的基础上，提出了可靠性增长的方向。

立式加工中心静刚度细化试验与有限元分析

采用细化试验和有限元方法对某立式加工中心静刚度进行了研究。通过细化试验不仅测得了机床的三向静刚度,而且测量了主要零件的变形;对主轴箱的变形进行了细化试验,对结果进行了详细分析;测量了主轴箱滑块与立柱导轨结合面的变形,结果表明该结合面y向是薄弱环节。在Workbench中建立了机床静刚度有限元模型,通过与试验数据的对比验证了有限元模型的准确性。

立式加工中心床身结构动态特性有限元分析

以某立式加工中心床身为研究对象,对床身结构动态特性进行了研究。运用ANSYS有限元分析软件对其进行了模态分析,得出床身结构的前8阶模态频率及振型,在此基础上对其进行了谐响应分析,得到床身结构受外界激振力作用下的幅值频率响应曲线。结果表明:床身结构的各阶固有频率均大于机床的工作频率,激振力频率与床身结构的1、4阶固有频率接近时,床身容易发生共振。该床身结构具有较好的动态特性,验证了床身结构设计的合理性,为床身结构的优化设计提供了理论依据。

立式加工中心立柱动静态特性分析与拓扑优化

立柱是立式加工中心的重要支承件,其性能对机床的加工质量、可靠性以及稳定性等指标具有显著的影响。以Solid Works软件建立某立式加工中心立柱的实体模型,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析、模态分析与谐响应分析。分析结果与模态分析结果相吻合,1、2阶固有频率较低,容易出现共振,有必要对其结构进行优化。运用折衷规划法和平均频率法建立立柱动静态特性的联合拓扑优化数学模型,利用ANSYS软件对其结构进行多目标拓扑优化设计,从而为提高加工中心动静态性能和减重提供技术途径。

立式加工中心主轴箱结构分析与优化

以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析与模态分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可知,其材料并未得到充分利用,且低阶固有频率还有待提高,需要对其结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构展开优化分析,结合主轴箱静动态分析结果提出其结构中存在冗余质量的部位,针对实际情况,对主轴箱结构进行合理的改进。改进前后的分析结果对比表明:改进后主轴箱质量减少4.39%,其动静态特性有所提高。

KVC1050N立式加工中心有限元分析与模态试验

采用ANSYS分析软件,针对KVC1050N立式加工中心分析了各部件之间刚性连接和柔性连接的两种振动模态。着重介绍了柔性连接时固定、滚动和滑动三类结合面特性的等效处理,分析了结合面对整机动态特性的影响;并将有限元分析结果与模态试验结果进行了对比,结果表明刚性连接的计算结果与试验值相差甚远,而柔性连接的计算结果与试验值比较吻合,进一步说明分析机床整机动态性能时不能忽略结合面的影响。最后在分析和试验结果的基础上指出了整机结构的薄弱环节,为后续的机床优化设计提供依据。

基于能量分布的机床整机动态特性优化方法

基于机床结构中的能量分布,在准确建立立式加工中心整机有限元模型的基础上提出一种整机动态性能优化方法。采用弹簧阻尼系统等效结合部的接触特性,基于辨识的结合部等效刚度和阻尼值在Ansys中建立了立式加工中心整机有限元模型,对整机进行模态分析和谐响应分析。通过整机模态试验验证了该有限元模型的准确性,并根据有限元分析与试验结果确定整机的薄弱模态。计算薄弱模态下整机、结合部的弹性能以及结合部在整机中的弹性能分布率,以分布率较高的结合部作为薄弱结合部。基于薄弱结合部的等效接触刚度提出优化方案,优化后薄弱结合部的弹性能分布率明显降低,主轴轴端的动态响应幅值降低,从而使整机动态性能得到改善,验证了该优化方法的可行性。

高速高精密立式加工中心主轴热态特性分析

主轴的热特性是影响机床加工精度的主要因素之一,文章针对某高速高精密立式加工中心主轴首先进行三维模型构建,分析其主要热源并确定热边界条件,然后采用有限元方法进行温度场和热—结构耦合分析,得到主轴温度场和热变形分布图,最后分析了冷却液流量对主轴热特性的影响。结果表明:主轴达到热平衡时,最高温升为7.9℃,总变形量为22.6μm,且当冷却液流量为4.5L/min时,主轴热特性最佳,该结果为后续的立式加工中心主轴结构优化设计及热误差补偿奠定了基础。