关于数控机床的精度检测的探讨

现代数控机床集合了电子计算机、伺服系统、自动控制系统、精密测量系统及新型机构等先进技术,能够加工形状复杂、精密、小批量零件,并且具有加工精度高、生产效率高、适应性强等特点.随着我国制造业的快速发展,数控机床在机械制造业已得到广泛应用,且对数控机床的精度要求也越来越高.如何检测数控机床的精度,正成为各行业用户在验收与维护数控机床时非常关注的问题.     

使用迭代重加权最小二乘法求解平面度误差

提出了几何误差评定的迭代重加权最小二乘（IRLS-Iterative Reweighted Least Squares)算法。该算法采用一个迭代过程求解一系列加权最小二乘问题，并在每一步迭代中按照一定的规则对权系数进行调整，使其逐步逼近最优拉格朗日乘子。对于用CMM(坐标测量机)和其他设备得到的数据，可得到平面度误差的精确值。     

基于微分几何与EDEM的船型开畦沟装置触土曲面优化

针对长江中下游地区油菜种植时土壤黏重板结、含水率波动大、播种作业需开畦沟避免渍害的农艺要求,考虑开沟犁体的触土曲面复杂、难以通过高速数字化土槽及田间试验方法寻求其减阻设计方法和理论依据的问题,采用微分几何理论并结合EDEM仿真方法,开展了驱动圆盘犁对置组合式耕整机开畦沟装置主要触土曲面结构优化研究。通过对主要触土曲面(开畦沟前犁犁体曲面、船式开沟犁整形曲面)牵引阻力分析和曲面参数分析,确定了触土曲面主要结构参数范围。根据微分几何理论,分别建立了能量化描述不同导曲线类型(直线、抛物线、指数曲线)犁体曲面形状变化差异的微分内蕴几何量E、L、M表达式。阻力特性仿真试验结果表明:在作业速度为0. 9～1. 5 m/s、曲面结构参数一定时,导曲线为抛物线型的开畦沟前犁和船式开沟犁具有较好的减阻特性,其平均牵引阻力相比直线型犁体分别低15. 09%、16. 92%,相比指数线型犁体分别低32. 59%、31. 58%。触土曲面的内蕴几何量E、L、M可分别反映犁体阻力随速度的增长速率、犁体牵引阻力大小、犁体阻力随速度的波动程度。当设计犁体的导曲线形状使曲面内蕴几何量E的变化率较小、L为单调减函数、M的波动较小时,犁体具有较好的减阻性能。参数优化仿真试验表明:在作业速度为1. 2 m/s、抛物线型开畦沟前犁宽度为92 mm、船式开沟犁整形曲面最大元线角为66°时,开畦沟装置牵引阻力最小,为1 042. 52 N。田间试验表明:经参数优化的组合式船型开畦沟装置在作业速度为0. 9、1. 2、1. 5 m/s时测试的平均牵引阻力分别为956. 77、1 101. 33、1 564. 85 N,与仿真试验结果误差在7%以内,作业效果满足油菜播种开畦沟的农艺要求。     

基于几何模型的绿萝叶片外部表型参数三维估测

为快速高效获取叶类植物叶片的外部表型参数、掌握植株生长状况,以绿萝叶片为研究对象,提出一种基于几何模型的叶长、叶宽与叶面积的三维估测方法。利用微软Kinect V2相机,自80cm高度垂直位姿获取绿萝叶片局部点云,并进行直通滤波去噪与包围盒精简等预处理,测量得到点云外形参数,输入预先建立的SAE网络分类预测得到几何模型参数,并基于曲面参数方程建立叶片几何模型。采用粒子群优化算法计算几何模型离散点云和局部点云间的空间距离,进行空间匹配,利用遗传算法求解最优匹配模型的内部模型参数,输出最优匹配模型的叶长、叶宽与叶面积作为估测结果。实验共采集150片绿萝叶片的局部点云数据,将估测结果和真实值进行数学统计与线性回归分析,得出叶长、叶宽与叶面积估测的平均误差分别为0.46cm、0.41cm和3.42cm2,叶长估测R2和RMSE分别为0.88和0.52cm,叶宽R2和RMSE分别为0.88和0.52cm,叶面积R2和RMSE分别为0.95和3.60cm2。实验表明,该方法对于绿萝叶片外形参数的估测效果较好,具有较高实用价值。     

准双曲面齿轮几何结构参数设计研究

介绍了一种准双曲面齿轮几何结构参数设计方法,即在不考虑顶隙的情况下,小齿轮的顶锥与大齿轮的根锥相切,小齿轮的根锥与大齿轮的顶锥相切,应用准双曲面齿轮副的节锥几何关系来确定小齿轮的顶锥角、根锥角、顶锥顶点和根锥顶点到齿轮副轴线交错点的距离等几何结构参数,并推导和提供了相应的几何结构参数设计计算公式,最后,给出了一个计算实例说明这种方法。     

玉米种子内部机械裂纹产生与扩展的微观机理

应用Cottrell位错塞积模型分析了玉米种子内部机械裂纹产生机理,采用Griffith能量平衡理论和分形几何理论推导了机械裂纹扩展速度与扩展路径维数计算公式,并对内部机械裂纹扩展速率进行分形分析.结果表明:当玉米种子局部所受应力达到一定时,其内部即产生机械裂纹;根据玉米种子内部机械裂纹扩展运动学公式,内部裂纹扩展宏观速度小于分形扩展速度;由玉米种子内部机械裂纹扩展路径的分形维数公式求出其维数为1.1395;淀粉颗粒尺寸相同时,裂纹沿淀粉颗粒扩展的速率最快.     

水稻田间作业条件对机收效率的影响及对策

<正>履带式半喂入水稻联合收割机是在田间行走的过程中完成收割、输送、脱粒、集粮、排草联合作业的。在不同的田间作业条件下,会得到不同的收割效率。稻田的土地状况,田间水稻、杂草和障碍物状况,气候天气状况三个方面构成动态的田间作业条件。一、稻田的不同土地状况对收割效率的影响稻田的土地状况主要有:稻田的土壤坚实度、稻池子(格田)面积大小及稻池子的几何形状三个方面。1.稻田土壤坚实度对收割效率的影响十分显著     

组喷孔喷雾雾化特性研究

基于修正的喷雾模型,对组喷孔雾化特性进行了数值研究.计算结果表明平行组喷孔中喷孔直径减小所带来的微孔效应以及喷雾重叠区域的射流交互作用,使得其喷雾同单喷孔类似,均具有良好的轴对称性.平行组喷孔喷雾贯穿度略小于等截面单喷孔,而明显大于等直径单喷孔.随着喷孔间距以及夹角的增加,喷雾射流交互作用下降,组喷孔喷雾贯穿度下降,喷雾SMR(索特半径)下降,同时也逐渐失去轴对称性.相对于收缩型组喷孔,扩张型组喷孔失去轴对称性更快,喷雾贯穿度下降更多.     

自动采棉机表面几何特性与数控加工技术分析

为进一步提高自动采棉机各部件加工与装配精度,实现采棉机作业效率与作业寿命的提升,以自动采棉机的组成结构及作业原理为基础,针对表面几何特性与数控加工技术进行分析.依据自动采摘机实际作业过程中出现的摘锭磨损等故障,给出自动采棉机零部件的数控加工工序模型,运用UG软件三维建模同时进行层次化的加工工艺流程设计及走刀算法优化.以...     

基于微分变化构造法的数控机床几何误差补偿方法

为了使得机床误差建模与补偿过程紧密联系,同时避免雅可比矩阵繁琐的计算,提出一种基于微分变化构造法的机床几何误差补偿方法。根据坐标系微分变化矩阵建立机床几何误差模型。基于机床正向运动链顺序建立各个运动轴微分变化矩阵,结合各个运动轴几何误差对应的微分运动矢量计算得到运动轴几何误差对刀具精度影响,相加得到刀具坐标下的综合微分变化矩阵,通过机床正向运动学模型将刀具综合误差转换到工作台坐标系下得到机床刀具位置误差。采用微分变化构造法提取各个运动轴微分变化矩阵相应子矩阵构造得到机床雅可比矩阵,计算刀具坐标系综合误差对应运动轴补偿量得到机床补偿加工代码,微分变化构造法无需额外计算,且重新使用建模过程建立的矩阵。在北京精雕Carver800T加工中心进行实验,补偿后工件总误差降低了30%左右,验证了基于微分变化构造法的几何误差补偿方法的有效性。