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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

基于PLC的数控机床电气控制系统研究

在工业不断发展背景下,数控机床应用水平得到了显著的提高,许多新型技术手段与数控机床控制系统实现了结合,大幅提升数控机床工作效率及工作质量,为生产企业带来了更为可观的利益。本文以PLC技术下的数控机床电气控制系统为研究对象展开讨论,分析PLC技术内涵及特点,总结数控机床电气控制系统构成,重点阐述PLC技术下数控机床电气控制系统结构及应用,旨在确保整个机床的安全生产,提高生产效率。

龙门加工中心横梁导轨靠合面变形分析与补偿研究

横梁自重及其他功能部件重量等多源因素共同造成了横梁导轨靠合面的Z向凹陷及扭转变形现象,进而导致靠合面精度失真并影响龙门加工中心横梁Y向综合直线度。为消除不利因素对导轨靠合面产生的影响,文章基于有限元分析法,聚焦横梁上下两导轨靠合面,建立仿真分析试验方案,求解不同位置处变形量并拟合绘制出其全程变形曲线,依据该曲线对导轨靠合面进行形变量修复补偿。实际测量结果表明:补偿后的龙门加工中心横梁Y向综合直线度精度得到有效提升。

基于多体理论的蜗轮蜗杆精密转台精度设计研究

为了提高蜗轮蜗杆式精密型回转工作台的工作精度需求,文章基于多体系统动力学理论,结合该转台的结构及运动机理,建立了蜗轮蜗杆精密转台误差传递的数学模型,分析了各项误差对精度的影响,提出了蜗轮蜗杆精密转台误差灵敏度的分析方法,通过函数微分法,识别了蜗轮蜗杆精密转台的主要误差源,为后续的误差设计和精度分配提供了坚实的理论支撑,促进了精密转台的产业化应用。

基于模糊VIKOR的数控机床FMECA可靠性分析方法

针对数控机床传统FMECA分析方法采用风险优先数法在风险评估时产生主观因素大、权重无法合理分配等问题,文章提出一种基于模糊VIKOR的FMECA分析方法用于数控机床可靠性分析。首先针对数控机床各子系统故障进行故障模式分析;其次专家团队对机床故障模式进行模糊语言评价;然后利用三角模糊数建立数控机床故障模式风险模糊矩阵,并采用熵权法得到各风险因子的客观权重;最后引入VIKOR理论计算风险影响指数得到最终综合评价进行风险排序。该方法在数控机床可靠性分析实例中进行了验证,结果表明,其能更客观地计算出数控机床的高风险部位,采取针对性改进措施,提高数控机床的可靠性。

多附件头铣镗床的滑枕低头自动补偿研究

基于SINUMERIK ONE数控系统,针对配置多附件铣头卧式铣镗床和落地铣镗床滑枕低头问题,研究自动补偿方法。利用千分表和方角尺测量机床精度,分析滑枕在伸出过程中的低头原因。使用PLC轴补偿和垂度误差补偿两种方法,结合偏心轮和钢丝绳前拉后拽补偿机构对滑枕低头进行补偿,两种方法对比选垂度补偿方法为最优。对不同附件头进行区分补偿,采用PLC程序对附件头进行识别,并自动选择补偿数据。最后依次更换附件头,测量滑枕精度并绘制曲线对比,结果表明:采用PLC配合垂度误差补偿能快速线性地对滑枕进行自动补偿,机床精度得到大幅度提升,与传统的Y轴补偿法相比更准确,与NC指令切换法相比更安全,无需手动干预,避免误操作的可能。上述研究在卧式铣镗床和落地铣镗床的电气设计运用具有一定的指导意义。

新能源汽车结构变化与机床市场需求

1.序言近年来世界各国新能源汽车消费市场持续高速增长,远超行业发展预期。新能源汽车在结构上和传统燃油车相比发生了重大变化,对加工零部件的数控机床的要求是相应定制化开发,除电动机、电控和电池等动力总成外。