神经网络在精密长丝杠磨削控制中的应用

提出了一种基于信息模型的“磨削过程卡”控制策略,介绍了它在精密长丝杠磨削过程控制方面的应用原理,介绍了误差测量系统的原理与实现,并就利用神经网络对传感器信息进行融合,以实现对丝杠磨削过程的预报控制的方法进行了研究与探讨．     

神经网络在精密长丝杠磨削控制中的应用

提出了一种基于信息模型的“磨削过程”控制策略,介绍了它在精密长丝杠磨削过程控制方面的应用原理,介绍了误差测量系统的原理与实现,并就利用神经网络对传感器信息进行融合,以实现对丝杠磨削过程的预报控制的方法进行了研究与探讨。     

数控丝杠磨床设计

为了解决精密长滚珠丝杠和超长滚珠丝杠的磨削难题,分析了精密长滚珠丝杠制造中的问题,给出了滚珠丝杠数控磨床的总体设计方案,对设计方案进行了理论分析;开发了滚珠丝杠数控磨床的闭环控制系统,设计了滚珠丝杠数控磨床的砂轮架控制系统。经滚珠丝杠制造企业使用表明:其结构合理、功能完善,达到了预期的目的。     

基于声发射信号的精密外圆切入磨削加工时间优化及仿真

针对精密外圆切入磨削智能监控的需求,设计了一种基于声发射信号的精密外圆切入磨削加工时间的在线优化算法。通过建立AE信号RMS曲线理论模型,获得了声发射信号与磨削系统时间常数的关系,建立了优化前各阶段AE信号RMS曲线;编写外圆切入磨削加工时间的在线优化算法,通过试验分析磨削系统加工时间对加工精度及表面粗糙度的影响,并对优化算法进行验证,建立优化后各阶段AE信号RMS曲线。试验结果表明:该优化方法能够在保证总去除量不变的情况下缩短加工时间,为精密外圆切入磨削提高加工效率、改善加工工艺提供了重要依据。     

基于蒙特卡洛方法的滚珠丝杠副运动可靠性分析

对滚珠丝杠副的可靠性分析有利于提高机床的传动精度.用赫兹空间接触理论对滚珠丝杠副的接触变形进行分析,得到了滚珠丝杠副的接触变形量函数.在无法预先确定变形量函数分布类型的条件下,用蒙特卡洛数字仿真方法,实现了滚珠丝杠副运动可靠性分析.用MATLAB生成随机数,并对各参数进行随机抽样,得到滚珠丝杠副的运动误差和运动可靠度值,并得到丝杠各加工尺寸参数精度等级与可靠度的关系曲线.对加工工艺与尺寸误差等因素对滚珠丝杠副运动可靠性的影响作出评价.     

外圆纵向磨削加工磨削力模型

从简化的单个磨粒的切削状态出发，根据解析原理，建立了外圆纵向磨削加工磨削力模型，为磨削过程的分析提供理论基础，并为磨削过程优化、智能控制、虚拟磨削创造了必要的前提条件。试验结果和仿真结果具有良好的一致性。     

高弹性合金钢的微细磨削仿真

挠性接头刚性差,在微细磨削加工中易变形,其精度难以控制.为了提高挠性接头的工作性能,重点研究了挠性接头细颈的磨削工艺参数及其表面质量.基于磨削加工、弹塑性力学和有限元法等理论,利用ABAQUS模拟单颗磨粒微细磨削高弹性合金钢,分析磨削工艺参数对磨削力、热的影响规律,并用专业金属切削软件Advantedge对残余应力进行仿真,研究工艺参数对残余应力的影响规律,为进一步提高细颈的磨削质量及挠性接头角刚度的稳定性奠定基础.研究结果表明,提高砂轮线速度,可以大大减小磨削过程对工件表面的热作用宽度和深度,有利于减小热损伤和提高表面质量.     

正前角金刚石磨粒磨削钛合金仿真与试验研究

为研究正前角金刚石磨粒磨削加工的机理,论证正前角磨削的可行性,采用有限元仿真软件ABAQUS建立单颗金刚石磨粒磨削Ti6Al4V钛合金过程的模型,对比研究不同工艺条件下具有正、负前角的单颗金刚石磨粒磨削过程中磨削力的变化规律.在此基础上,分别针对飞秒激光加工的正前角金刚石磨粒和原始的负前角金刚石磨粒开展钛合金磨削试验,采用测力仪测量磨削力,并将测得的磨削力与仿真结果进行对比;观测磨削加工表面形貌,测量表面粗糙度,将正、负前角磨削时的磨削力、磨削加工表面形貌和表面粗糙度进行对比.结果表明,在单颗金刚石磨粒磨削中,磨削力随着磨削速度的增大而减小,随着磨削深度的增加而增大,随着磨粒前角由负到正而逐渐减小,仿真得到的磨削力与试验结果的变化趋势基本吻合.相比于传统的负前角磨削,正前角金刚石磨粒具备良好的耐磨性,磨削表面磨痕较浅、加工缺陷少,表面粗糙度值降低58％～66％,可有效提高磨削加工表面质量.     

基于ANSYS的数控机床进给系统热力学仿真与分析

滚珠丝杠是数控机床进给系统的主要传动方式,在工作过程中其热变形是影响加工精度的重要因素。为提高ANSYS计算精度,本文研究分析了滚珠丝杠进给系统的热源、边界条件和热变形机理,基于Hypermesh对初始网格进行优化,建立进给系统的热-力耦合模型。通过改变进给速度、轴向载荷和环境温度等加工参数,分析各工况下的温度变化和热变形。结果表明：热变形与进给速度成正比,热平衡时间与进给速度成反比,轴向载荷对热变形的影响大于进给速度。选用合适的进给速度改进滚珠丝杠的加工方式,能有效降低其温度变化及热变形,对提高数控机床的加工精度和延长使用寿命具有一定的现实意义。     

钨合金精密磨削砂轮磨损及对表面质量的影响机制

为了满足钨合金零件的高精度和高完整性表面加工需求,实现钨合金磨削质量的控制和加工工艺的优化,通过分析砂轮磨粒种类和结合剂类型对砂轮磨损形式的关系,明确了超硬磨料砂轮在钨合金磨削加工中的优势.研究了磨粒粒度和磨削参数对钨合金磨削加工质量的影响规律,为制定合理的磨削工艺提供依据.通过磨削试验获得钨合金高精度和高完整性表面磨削加工工艺.研究结果表明,钨合金磨削过程中砂轮易磨损,超硬磨料砂轮更适合钨合金的磨削加工.金属结合剂金刚石砂轮在钨合金磨削加工的表面质量和加工精度方面表现出优越性.通过改进磨削参数,钨合金精密磨削后表面粗糙度可达18.9 nm,实现了镜面磨削效果.     

丝杠磨削过程热变形的研究

本文详细分析了工件丝杠和机床热变形对丝杠螺距的影响,介绍了热变形的数值计算和实验方法.实践证明,根据变形进行补偿可加工出高精度的丝杠.     

基于粒子群算法的数控机床切削力误差实时补偿

通过分析数控机床主轴传动系统,推导出主轴伺服电机电流信号与切削力之间的关系,运用BP神经网络理论和粒子群优化算法建立起切削力误差模型,研制出数控机床上的切削力误差实时补偿系统,并通过加工实例对补偿系统进行了验证.结果表明:所建的切削力误差模型具有鲁棒性强和精度高的特点;切削力误差实时补偿系统使用方便,应用性强.     

轴类零件在磨削加工中温度影响的研究

机械加工时所产生的切削热,使得工件发生热变形,从而影响工件的表面质量和尺寸精度。热变形的大小与加工方式、零件形状、材料以及应力等多种因素有关。文章主要通过对简单形体(半径为r0、长度为L的实心长轴)非均匀温度场、表面残余应力以及由此产生的热变形进行研究,了解非均匀温度场的热变形规律,并通过举例计算和实验分析,应用于磨削加工中,有利于提高磨削加工的效率和加工精度,这对于精密加工有着重要的意义。     

绳驱动并联打磨机构模糊控制策略

船舶坞修作为维护和修复船舶结构的关键环节,在船舶行业中扮演着重要的角色。然而,目前船舶坞修时表面打磨过程依赖于传统的人工作业,存在着效率低、工时长、危险性高等问题。为此,提出了一种新型绳驱动式打磨机构,该机构采用四根绳索驱动打磨装置实现三自由度的运动。首先,通过拉格朗日法建立系统的动力学模型;然后在动力学模型的基础上提出了一种带有绳索张力优化项的Fuzzy-PID(proportional integral derivative)控制策略,该控制策略可以实现精确的轨迹跟踪并保证绳索处于张紧状态;最后,通过数值仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,和绳牵引并联机器人上常用的PID控制相比,所提控制策略控制精度提高25%,具有较高的控制精度和稳定性。本文提出的绳驱动式打磨机构及其控制策略可为大型结构件表面处理和精密制造等应用提供一定理论支持。     

基于遗传算法的二并联机床钻尖刃磨参数优化

以螺旋面钻尖刃磨为研究对象,基于二并联机床优化磨削参数,为实现所需的几何参数螺旋面钻尖刃磨提供理论与实验基础.介绍了基于二并联机床的渐开螺旋面刃磨方法,针对螺旋面钻尖后刀面推导了数学模型.分析了二并联机床的磨削参数与螺旋面钻尖几何参数的关系,然后用遗传算法得出螺旋面钻尖刃磨参数优化解.在二并联机床上进行刃磨实验,结果表明,采用本文的优化刃磨参数提高了刃磨精度,并验证用二并联机床可以刃磨出满足用户几何参数要求的螺旋面钻尖.     

精密平面磨床热变形的研究

本文分析了MM7120A型精密平面磨床的热源、温度场、热变形及其试验结果,论述了热变形对平面磨削精度的影响,提出了改善平面磨床热态特性的建议。文中还就我国现行机床热变形试验中关于“热平衡”的标准问题提出了新的看法。     

基于等效误差法的凸轮磨削算法研究

为提高凸轮磨削的加工精度和解决凸轮磨削系统的磨削精度问题, 提出了基于等效误差法和B 样条曲线的凸轮磨削平台的轮廓控制策略。运用B 样条曲线插补的方法给出两轴运动命令指令, 将凸轮的升程数据通过B 样条反算法进行处理得到生成序列的控制顶点等参数, 从而进行插补运算。根据等效轮廓误差为被控对象, 以建立凸轮磨削系统中的非线性等效误差模型, 将两轴跟踪精度问题转化为等效误差稳定化问题, 进而将计算得到控制输入值补偿到两轴, 从而对轮廓误差进行补偿。为使设计的控制器与B 样条曲线产生的指令兼容, 采用Sylvester 隐式化方法将B 样条曲线的参数形式转换为代数形式, 结合使用两种方法进行控制器设计,以满足数控凸轮磨削平台的高精度加工要求。通过在Sinulink 仿真平台实验表明, 该方法可行且有效减小了系统的轮廓误差和跟踪误差, 同时具有良好的轮廓性能。     

凸轮轴磨削加工过程的动态优化和仿真

为了提高凸轮轴的加工效率及加工精度,开发凸轮轴磨削加工过程动态优化仿真模块．根据凸轮轴恒线速加工的数学模型,提出一种基于最小二乘法的速度优化算法,对加工过程运动曲线进行优化仿真,得到了波动较小的速度曲线并减小了联动轴加速度的跳动．在此基础上根据工艺系统各组件的运动轨迹完成凸轮轴加工过程的实时三维动态仿真,全面、逼真地反映现实的加工状态和加工环境,使操作者可以直观地观测加工过程中是否存在碰撞和干涉现象,对各种型号凸轮轴的生产具有指导意义．