数字孪生驱动的数控机床虚拟调试技术研究

数控机床调试阶段的调试质量直接影响其加工精度,然而数控机床在服役阶段的加工场景丰富多变,同时作为复杂机电系统代表性设备包含庞杂耦合关系,一般调试方式在此情况下的调试结果的有效性十分有限。因此,文章提出在虚拟环境中模拟机床运行时复杂的加工场景并进行虚拟调试的方式,以得到最佳运行参数。首先通过分析机电系统复杂耦合关系,采用多领域统一建模语言结合虚实映射策略构建了数控机床数字孪生模型;其次基于孪生模型对复杂加工场景进行模拟,并提出数控机床虚拟调试方式;最后以数控机床主轴系统为例,验证了所提方法的有效性和现场应用的可行性。试验结果表明响应时间缩短12%、稳态误差降低54%。

机床加工数字化车间建设研究

为满足机床加工车间大量定制化产品,且多以小批量、多品种模式为主所带来的提升现场管理水平、提高生产安排合理性、提升生产效率和能源利用率、降低运营成本、产品不良率和设备故障率等迫切需求,文章对机床加工数字化车间建设的技术进行研究。针对机床加工数字化车间的数据互联互通问题,在分析数字化车间建设目标、整体性能需求和建设内容的基础上,建立了机床加工数字化车间总体架构设计模型,并对机床加工数字化车间数据的互联互通和各信息化系统的集成给出建设内容和遵循原则。为机械加工行业数字化车间总体架构模型的建模、数字化车间信息化系统功能和系统集成要求提供依据。

不锈钢球形把手液压成型技术研究

基于四柱单动液压成型技术,其结构简单,设计一套液压传动系统。通过元器件和行程开关的配合来控制液压缸进给和退料速度。通过模具内水压的变化,进行液压成型来生产不锈钢球形把手。批量生产后,可得到合格的产品。

高档机床数控技术知识产权分析研究

高档数控机床关系到产业安全与国家安全,为了进一步突破中国国防技术的发展,以Thomson Data Analyzer(TDA)专利数据分析工具为基础,分析国内外数控领域主要企业和研究机构的专利申请和布局情况。结果表明:从全球来看,2006年以后数控技术相关专利数量爆发式增长,中国、日本、美国和德国是数控机床专利的主要产出地,四国的专利产出量超过专利总量的85%。但是与其他3个国家相比,中国的专利技术国际竞争力弱,企业的技术实力存在明显劣势。此外,中国的高校和科研院所具有较强的知识和技术产出能力,却并未能真正转化为产业成果,未来需要加强产学合作,提升技术产业转化能力。

基于多体动力学的五轴机床空间误差建模方法研究

在五轴数控机床加工过程中,由于机床本身在生产、装配、运动控制的迟滞或不准确,刀具及机床关键零件的热变形等综合因素,使实际加工会偏离理论给定进程,导致加工误差。文中主要采用多体动力学理论,构建一个包含机床直线轴几何误差、机床旋转轴几何误差、工件位置误差、刀具几何误差及热误差在内的综合误差模型。该误差建模可以为后续五轴数控机床空间误差补偿研究提供一定的帮助。

基于西门子828D的数控机床节能控制研究

近些年来,我国数控机床向着高精度、高稳定性的方向发展,而节能控制作为提升机床稳定性和耐久性的重要一环,理应受到同行业相关工作者的高度重视,积极探索数控机床的电气节能稳定性研究,既可以评估数控机床的节能性能,提升数控机床的使用寿命、使用稳定性,同时也为数控机床的生产应用提供了可靠依据。鉴于此,本文基于西门子828D数控系统,针对数控龙门镗铣机床的节能控制路径展开了相关的分析和研究,希望本文论述能够为我国数控机床节能控制相关领域的稳定建设与发展提供一些帮助。

可靠性分析技术在数控机床上的应用

近年来,机床可靠性已经获得全球各国机床研究人员的重视,并在可靠性设计、管理和评估等多个方面进行了理论和方法的探索,形成了一些成果,而同期欧美和日本等早期进行相关研究的国家的数控机床可靠性水平也越来越高。本文主要对可靠性技术的发展历史、可靠性的概念与分类、国内外机床的可靠性水平、机床可靠性标准状况、机床可靠性重大专项等情况进行简单介绍,并以数控车床产品为例,进行了简要的可靠性分析。

基于集成电柜的数控机床电气故障诊断技术的研究与应用

数控机床作为机、电、液、气一体化的典型机电系统,在国内制造业方面起到了不可替代的作用。由于受到数控机床本身复杂性和多样性的影响,使得数控机床的故障停机会直接影响到企业的生产利用率。为了从根本上快速排除电气故障原因,本文基于集成电柜提供的各个连接端口,利用在UI上以图形显示方式来表达集成电柜的电能、强电各个接口的实时状态、IO信号的状态,结合数控机床状态检测功能,方便技术人员判断机床状态。实际应用表明,使用此技术可以减少现场查找问题的盲目性,缩短故障排查时间,提高维修工程师的工作效率,可广泛推广。

数控机床数字孪生标准体系研究

数字孪生作为推动智能制造的关键使能技术,如何在机床领域落地应用成为备受关注的焦点。然而,数控机床数字孪生术语、架构、关键技术等相关标准的缺乏,严重阻碍了数字孪生技术在数控机床领域的推广应用。为解决上述问题,亟需制定数控机床数字孪生标准给予参考和指导。因此,首先分析了数控机床数字孪生标准的需求,在此基础上,结合数字孪生五维模型和前期对数字孪生技术的研究,构建了数控机床数字孪生标准体系框架,该标准体系主要包括通用、安全、测评等基础共性标准和数控机床配置、数字孪生建模、数据处理、连接交互、集成与服务等关键技术标准,并对数控机床数字孪生标准的应用与定位进行了分析讨论。期望相关工作能为数控机床标准及数字孪生标准研究与制定人员提供参考,同时为数字孪生技术在数控机床领域的落地应用提供指导。

绿色机床标准体系研究

介绍了绿色技术在机床装备中的应用概况及发展趋势,同时梳理了国内外绿色机床标准化现状,通过对绿色机床标准系统研究,结合标准化工作方法,构建了绿色机床标准体系框架。旨在促进机床行业绿色技术同标准化工作协同发展、相互融合,推动机床行业绿色转型、提质增效。

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。

基于专利分析的电主轴技术现状与发展研究

当前我国数控机床与世界领先水平仍有一定差距,部分核心技术尚未完全掌握。为全面了解近5年来国内电主轴技术领域的研发现状和发展趋势,从专利分析的角度出发,以各专利分析平台为基础,分析企业与高校、不同类型专利之间的知识产权情况。结果表明,国内企业和高等院校在加工中心的电主轴方面申请知识产权量少、技术创新性不高。在后续研发过程中,应当加大研发力度,积极开展新产品、新技术、新工艺的研发,并且注重知识产权的时效性和重要性。

数控机床加工一致性评价方法研究

根据加工一致性的内涵,文章提出了运用技术指标波动度评价数控机床加工一致性的方法,对绝对波动法和相对波动法进行了详细推导和计算。首先,针对实际加工精度包含多项指标的情况,建立了多指标评价模型,运用CRITIC赋值法进行无量纲化处理,计算相关系数矩阵和信息量,确定各指标的客观权重,然后将各指标波动度加权求和,获取综合一致性评价结果。然后为验证所研究评价方法的可行性,对某数控机床进行一致性研究,选取了典型加工件多项关键精度指标,评估了单项指标的波动度及多项指标的综合一致性,提出了面向不同精度指标的不同适用方法。最后总结了数控机床加工一致性评价规则,为评价同类型机床产品加工一致性的水平提供了统一的定量评价方法。

基于特征样件在机测量的机床偏摆误差辨识及其不确定度评估

机床几何误差的测量和补偿可以提高机床的加工精度。随着机床在机测量技术的发展,在机测量特征样件辨识几何误差逐渐应用到机床的精度检查中。文章提出了一种基于特征样件在机测量的机床偏摆误差辨识方法,应用激光干涉跟踪仪验证了辨识方法的正确性,分析了安装误差对于偏摆误差辨识的影响。应用自适应蒙特卡洛法结合误差椭圆评估了在机测量特征样件辨识偏摆误差的不确定度,且应用GUM法验证了不确定度评估方法。特征样件在机测量偏摆误差的方法能够获得可接受的几何误差辨识精度,可作为传统的基于激光干涉测量技术的几何误差辨识的替代方法,非常适合机床精度的周期性检查,来保持机床加工质量的一致性。

基于多目标优化的精密机床T形床身双三点支承设计

支承方式是精密机床床身的刚度的重要影响因素之一,而良好的机床刚度对机床整体的加工精度提升有着重要意义。为提高机床的动静态特性,基于多目标优化法和有限元计算,提出一种双三点支承加辅助支承的支撑方法,并利用某精密卧式加工中心床身进行详细的验证。研究结果表明,通过多目标优化算法设计的支承方式,相比于工程上常用的支承方法,一阶固有频率提高15.29%,X向前后导轨平均变形分别减少59%、6%,验证了所提出方法的有效性和正确性。

数控摆台综合性能指标体系与综合评价方法研究

针对现有数控摆台综合性能指标体系不健全、评价方法不适用等问题,首先,从精度、精度稳定性、可靠性、静-动-热特性及效率这5个方面建立数控摆台综合性能指标体系,提出1种基于皮尔森相关系数组合赋权的TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价方法。其次,利用序列分析法、德尔菲专家咨询法、熵权法及均方差法计算主客观权重,通过皮尔森相关系数法集成,采用TOPSIS法获取数控摆台综合性能评价结果。最后,对4台数控摆台综合性能进行测试,并以测试数据为例进行分析,验证了该方法的有效性和实用性。

卧式五轴数控机床电主轴的动态特性分析及振动抑制优化

针对某卧式五轴数控加工中心电主轴动态特性较差、测试过程中振动量大的问题,对其建立动力学模型,利用Ansys Workbench对其进行模态分析,解得固有频率及模态振型。基于仿真结果及电主轴结构原理,诊断为电主轴后端悬伸量较大,外部连接法兰与主轴后轴承盖及冷却水套间隙量较大,导致机床固有频率低,动态特性差。针对上述原因对电主轴后端悬伸部增加辅助支撑优化设计,进行模态仿真分析,通过优化前后固有频率及临界转速数据对比验证其可行性。将优化设计应用于实际,并对电主轴进行振动测试,试验表明:电主轴振动量大幅减小,优化设计合理。研究结果为卧式五轴数控机床电主轴系统动态特性的改善,提供了优化思路和设计方法。

超长细长轴零件的车削工艺技术探究

本文以长径比80:1的超长细长轴零件为研究对象,以达到客户要求的加工精度和加工质量为目的,针对该类零件结构特点,不仅考虑了工艺辅助装置、切削用量及刀具对此类零件加工质量的影响,还考虑了加工设备相关部件精度及工艺因素与设备精度相配合对减少加工振动的影响,阐述了该类零件的工艺改进方案和取得的效果,为同类零件的加工工艺改进提供了借鉴。

基于虚拟Y轴控制车铣复合加工中心精度测试及补偿技术试验

介绍了以虚拟Y轴控制的车铣复合加工中心为测试对象,通过对机床虚拟Y轴垂直度、定位精度、插补精度和圆精度等相关精度进行测试,并通过数控系统进行优化补偿,从而提高机床加工精度的方法。

基于数控系统的机床安全功能研究

通过梳理安全控制系统相关标准,分析了西门子安全集成系统和FANUC双安检功能,提出了基于冗余和诊断策略的数控机床安全性能提升手段。结合相关安全标准和数控机床产品失效原因,分析了冗余和诊断策略的有效性。通过应用数控系统安全集成功能对加工中心进行安全设计、调试和测试,测试结果表明数控系统安全集成功能在简化设备组成的同时,能够提高机床的可靠性和稳定性。