基于综合指标的机床滚珠丝杠进给系统动态性能优化

建立了滚珠丝杠进给系统理论动力学模型并对其响应传函特性进行分析,构建了基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型,提出了基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法,构建面向综合指标评价的可扩缩式动态性能指标评价函数,根据动态性能优化要求实时建立动态性能综合评价指标函数,通过运动路径规划定义,借助遗传优化算法,实现面向可扩缩式综合指标评价的滚珠丝杠进给驱动系统动态性能优化。通过实验测试与实例分析,验证了前述滚珠丝杠进给系统理论动力学建模、基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型、基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法的正确性。     

滚珠丝杠进给系统动态特性集中质量建模与仿真

为了研究高速滚珠丝杠进给系统的动态特性,提出一种改进的集中质量建模方法,该方法考虑了滚珠丝杠进给系统基座的质量、柔性及进给系统部件间反向间隙对系统动态特性的影响,并完善了滚珠丝杠进给系统集中质量模型等效参数的计算方法。以MAG某加工中心X轴滚珠丝杠进给系统为实验对象,对该集中质量模型建模方法进行实验验证,仿真结果与实测结果具有相同数量的特征频率,且特征频率的误差在5%以内。滚珠丝杠进给系统的仿真分析表明,螺母位置改变引起的进给系统固有频率变化将影响伺服系统的稳定性,滚珠丝杠进给系统中的反向间隙会激励部件产生高频振动,给进给系统带来不利影响。     

数控机床进给机构智能设计优化系统

针对制造业智能化对数控机床加工精度的需求问题,构造了一种数控机床进给机构智能设计优化系统。该系统由需求分析模块、常规设计模块、智能优化模块以及设计资源中心所组成,在数控机床进给机构设计过程中能实现知识集成、数据交换与模型共享。该系统面向数控机床进给机构动静态性能要求,分别进行参数化建模、有限元仿真和热-力耦合分析,为进给机构的优化设计提供理论依据。该系统在数控机床进给机构常规设计的基础上,采用灵敏度分析法、BP神经网络和遗传算法对进给机构进行结构多目标优化,从而提高系统的智能设计水平。采用所构造的系统对一种精密龙门数控机床的Y轴进给机构进行智能设计优化,优化后进给机构的动静态性能得到提高,对比进给机构的优化结果与实验值,结果表明该智能设计优化系统是合理可行的。     

考虑摩擦和间隙的柔性滚珠丝杠进给系统建模与分析

为了研究高速滚珠丝杠进给伺服系统的动态特性,提出了一种建立进给系统机械子系统振动模型的混合建模方法,采用带有轴向和扭转自由度的欧拉-伯努利梁单元描述丝杠的轴向、扭转和弯曲振动,采用集中参数方法描述交流伺服驱动子系统和进给系统的其余部件,建立了包含摩擦、间隙非线性因素及外切削力干扰的柔性进给系统模型。实验证明了混合模型能够较准确反映机械系统的振动特性。在此基础上,数值仿真分析表明,低速运动中摩擦和间隙非线性会导致进给系统产生较大的速度波动,在高速运动中机械系统的轴向和扭转振动会导致进给系统不稳定。     

基于Kriging元模型的机床进给驱动系统动态特性优化

提出一种基于改进Kriging元模型的机床进给系统动态特性优化方法.在推导滚珠丝杠副动力学模型,建立准确进给驱动多柔体模型的基础上,在实际装配边界条件下,以立柱为设计对象,以刀具位置中心点的振动加速度最大偏离比为动态特性直观评价指标,采用可信参数更新元模型对进给系统的动态特性进行优化,在不增加质量的前提下,刀具位置中心点的进给向振动加速度最大偏离比降低了8.7％,从而最终实现立柱结构改进、伺服电动机至刀具端的进给系统的动态特性改善.     

数控机床进给系统机械参数灵敏度分析

进给系统是数控机床加工工件时的核心,其动态特性直接决定数控机床的加工稳定性。因此,必须认真研究进给系统之机械传动系统的各项参数对于进给系统动态性能的影响。本文将介绍应用Modelica语言建立进给系统的多领域模型,进行仿真试验,发现进给传动系统的一些机械参数,对于进给系统的超调量与系统响应的调节时间的确存在着影响。     

数控机床的进给伺服系统原理与设计

伺服驱动装置是位于电气控制装置和机械执行装置接点部位的一种能量转换装置。它能在控制装置的控制下,将输入的各种形式的能量转换为机械能。探讨了数控机床的进给伺服系统原理与设计。     

数控机床滚珠丝杠的安装与调整研究

随着汽车、国防、航空、航天等工业技术高速发展,各种高性能合金材料的大量应用,对数控机床加工的高速化、高精度化要求越来越高。滚珠丝杠副作为数控机床的主要进给功能部件,安装及调整将直接影响到数控机床的性能指标。只有正确选用和合理安装滚珠丝杠副,才能确保机床在合理的温升范围内保持较高进给精度。     

卧式数控车床进给系统的安装与调试

本文以数控车床Z轴直线导轨和滚珠丝杠的装配为例,介绍了直线导轨和滚珠丝杠的安装工艺、精度检验方法及调试的注意事项。     

直线电机进给系统机械系统动态特性的分析与研究

为了能有效提高直线电机进给系统机械系统在运行过程中所具有的精度,笔者对于直线电机进给系统机械系统动态特性进行了分析研究。在研究之后发现,直线电机进给系统机械系统在结构上面虽然十分简单,但是还是能够承担十分繁琐的动态特性。     

基于混沌表示和特征注意力机制的机床两轴动态误差预测

针对传统方法难以揭示机床多轴插补动态误差的序列产生机制,各时间维度上的误差时序特征存在相互关联的问题,提出一种融合混沌表示(Chaotic representation, CR)和特征注意力机制(Feature attention mechanism, FA)的级联动态误差预测模型。首先,在证明多元动态误差时变演化具有混沌特性的基础上,对其进行相空间重构,将动态误差参数时间序列背后隐藏的信息在相空间中进行表达。然后,融合特征注意力机制在时间维度上动态分配相点特征权重的同时降低高维演化相空间信息冗余,进一步重塑原系统的动力学状态向量空间。最后,考虑到混沌时变演化具有长程相关性,采用双向长短期记忆(Bi-directional long short-term memory, Bi-LSTM)网络模型逼近混沌相空间内的动力学特性,实现动态误差混沌时间序列信息的有效预测。通过XK-L540型数控铣床实测数据的算例表明,相较于CRFA-LSTM模型,以及单一级联模型CR-Bi-LSTM、FA-Bi-LSTM,本文算法的均方根误差分别降低约35%、16%和43%。     

机床滚珠丝杠的安装与调整

数控机床是机械制造工业的重要技术装备.而滚珠丝杠副是数控机床上的重要精密部件,为主机的高效高速化提供了保障.机床滚珠丝杠在安装与调试时,要重视安装技术要求和安装方法,同时要做好滚珠丝杠副的润滑与防尘.     

基于机器视觉的五坐标机床旋转轴误差检测方法

提出了一种利用机器视觉技术对五坐标机床旋转轴转角定位误差进行检测的方法。首先,通过制作特定的标志,用CCD相机获取标志图像;然后,通过数字图像处理技术对所获得的图像进行分析处理;最后,根据标志在不同位置处的相对转角偏差计算机床旋转轴的转角定位误差,实现五坐标机床旋转轴转角定位误差的辨识和测量。同时,将该方法与传统检测方法进行对比,实验结果表明,所提出的检测方法简单、高效,可以实现机床旋转轴误差的快速检测,并为五坐标机床旋转轴误差的补偿提供了计算依据。     

基于结构-整机性能映射模型的机床薄弱件结构优化方法

提出了一种基于结构-整机性能映射模型的机床薄弱件结构优化方法。首先,通过机床动静态特性分析确定薄弱结构部件。其次,提出基于扩展常数自组织选取椭圆基函数（Elliptical basis function,EBF）的结构-动静态性能映射元模型建模方法：对椭圆基函数神经网络进行改进,提出基于扩展常数自组织选取的EBF建模方法,通过扩展系数的自组织选取以确定不同椭圆基函数合理的参与度与重叠性,避免所有椭圆基函数图形偏平或偏尖而影响EBF建模精度;基于改进后的椭圆基函数神经网络构建薄弱件结构-整机动静态性能映射元模型。通过实例样本数据检验得到,所构建的机床实例映射元模型计算结果与实际值之间的误差检验复相关系数均在0995以上,说明了该结构-整机性能映射元模型构建方法的正确性。在此基础上,根据上述薄弱件结构-整机动静态性能映射关系,以整机动静态性能为评价指标,以薄弱结构部件为优化对象,基于多目标优化算法,实现面向机床整机性能的薄弱件结构优化。     

考虑静动态性能的机床床身拓扑优化设计方法

以某型立式加工中心机床床身为研究对象,基于有限元方法,以床身结构的前3阶特征频率和静刚度之和为优化目标,对机床床身进行拓扑优化,得到新的床身结构。研究结果表明:通过拓扑优化得出的机床床身结构较原型床身,在床身质量略有下降的情况下,最大变形量与床身前3阶特征频率均有显著提升,验证了拓扑优化方法运用在床身结构设计中的可行性。     

基于LabVIEW的机床加工远程监控系统研究与开发

为了有效实施数控机床加工远程监控,并准确识别机床运行状态,开发了一套机床加工远程监控系统.该系统从数据采集、数据传输到Web远程用户界面都基于LabVIEW编程,用户无需使用或安装程序即可在任何Web浏览器浏览监控数据及机床运行状态.试验结果表明,该系统可对数控机床的各种运行状态实现可靠的监控.