基于刚度组集的混联机床的静刚度分析与优化

为了深入研究基于冗余驱动并联机构的混联机床的静刚度,提出一种建立整机刚度模型的方法,这种方法考虑了滚动直线导轨副和轴承的变形.根据刚度组集原理建立整机刚度矩阵,得到整机静刚度分布情况,并讨论了滚动直线导轨对整机静刚度的影响,针对机床薄弱环节,进行结构优化.结果表明: 在一定工作空间内,整机x、 y、 z方向静刚度具有对称性, z向刚度最好, x向刚度最差.滚动直线导轨副对整机刚度影响较大.通过改进某些部件结构提高了整机x向刚度,为此类机床设计和优化提供了理论分析依据.     

并联机床的平行机构对其静刚度的影响分析

为了研究机床静刚度对并联机床性能的影响,以东北大学研制的3-TPT并联机床为研究对象,通过对机床静刚度模型的理论分析,得出了机床静刚度的表达式.利用大型有限元分析软件ANSYS,在机床不同的受力条件下对机床主架静刚度和机床整机的静刚度进行仿真分析,指出了机床刚度的薄弱环节以及平行机构对机床整机的影响.分析结果表明:机床的z向刚度远大于水平方向的刚度;机床整机的刚度远大于机架的刚度,平行机构能使机床的刚度成倍增加,随着平行机构所在位置高度的增加,其z向刚度增大.     

并联机床驱动杆铰链位置误差分析

为提高并联机床运动精度,解决其铰链误差对运动精度的影响问题,以东北大学开发的3-PTP并联机床为分析对象,采用叠加原理,建立三自由度并联机构驱动杆铰链误差模型;采用矩阵范数分析驱动杆铰链误差对动平台终端运动精度的影响规律.分析表明,结构参数λ大,不利于减小工作空间内动平台位置误差的最小值,但对其最大值影响不大.该误差模型的建立为此并联机床进一步优化机构设计参数以及误差补偿奠定了基础.     

重型混联机床XNZH2430的静刚度优化

为了提高机床的承力刚度,用有限元方法来研究了重型混联机床XNZH 2430的静刚度,在UG NX 2.0和AN-SY S 8.0的环境中分别建立了该机床的三维实体模型和有限元模型。计算了该机床在不同位形时承受一定载荷引起的变形位移。计算结果表明,该构型混联机床的x方向刚度较差,是薄弱环节;y方向和z方向刚度较好。为有效提高机床的x方向刚度,对机床某些部件的结构进行了改进。研究结果为该机床的设计和优化提供了依据。     

并联机床工作空间解析系统的开发

以丰田工机公司的HexaM并联机床为模型,讨论了刀架和刀架铰链的改造以及螺母高度等并联机床零部件的形状和尺寸对工作空间的影响,开发了对应倾斜滑动型、垂直滑动型、伸缩型以及回转型并联机床的工作空间解析系统.通过实验结果与仿真结果的对比,证明了所开发软件的正确性,该软件有助于新的并联机床的开发.     

并联机床铰链制造误差的补偿

为减小铰链制造误差,提高并联机床运动精度,以六自由度并联机床XNZ63为结构模型,分析了铰链的各种制造误差。利用Denavit-Hartenberg(D-H)方法,建立包含铰链制造误差的运动学方程,通过仿真计算得到工作空间内铰链制造误差对终端运动精度的影响规律。将铰链制造误差映射为驱动轴长度误差,并据此开发出误差实时补偿算法。仿真表明:在测量扰动为0.01mm时该算法仍可补偿约80%的误差影响,补偿每个位姿点仅耗时0.3ms左右,符合数控系统实时性要求,为含有同类铰链的并联机床提供了高效通用的铰链制造误差补偿算法。     

空间3-TPS并联机床静平衡分析

对空间3-TPS并联机床的静平衡问题进行了理论分析及仿真优化.首先分析了机床自重产生的惯性力(力矩)对机床所造成的影响及驱动杆在整个工作空间中的输出力变化规律,然后采用液压平衡法和弹簧法平衡并联机床自重所造成的惯性力(力矩),最终大幅度降低了机床三驱动杆的输出力,实现了并联机床静平衡的目的.     

改进型Delta并联机构连续刚度映射

基于机构势能的Hessian矩阵定义机构的刚度矩阵,建立了改进型Delta并联机构的连续刚度模型.这种模型与以往刚度模型区别在于,它不仅考虑了驱动铰链、被动铰链刚度和各个部件重力对机构刚度的影响,还考虑了机构位形变化和在广义外力下各个杆件弹性变形对刚度的影响,所以该映射模型更具有一般性和精确性.最后结合刚度矩阵瑞利商定义了并联机构刚度性能判定指标λ,通过刚度性能判定指标λ在工作空间不同位置和不同受力情况下的分布,对改进型Delta机构的刚度性能进行分析和讨论.     

Stewart并联机床瞬时刚度分析与应用

对并联加工机床的6-6 Stewart并联机构动态加工过程进行了分析,利用螺旋矢量方法建立了机床6-6并联机构刚度数学模型,计算了动态瞬时刚度和刀具的偏移误差,并开发了应用软件,对6-6并联机床结构在多种不同参数变化条件进行了数值模拟.研究结果可为机床精确控制和实时标定提供算法,对优化机构设计、工作空间设计及载荷设计和布置提供理论依据.     

一类四自由度混联可重构主模块的全域静刚度预估

为满足国家飞机、汽车等零部件制造作业需求,提出了一种混联可重构机械手,与同体积的Tricept机械手相比,该机械手能实现更大的工作空间,对其四自由度混联主模块的关键设计指标——静刚度进行了研究.考虑到主模块的拓扑构型为混联形式,将主模块划分为并联子系统和串联子系统.在利用虚功原理和子结构综合思想分别建立并联和串联子系统静刚度解析模型的基础上,借助线性叠加原理构造了球坐标系下主模块的整体静刚度解析模型.借助三维造型和有限元商用软件对主模块进行了建模和有限元分析,验证了该主模块整机静刚度解析模型的有效性,并结合算例对四自由度混联主模块的静刚度进行了全域预估.研究结果为研制具有我国自主知识产权的并/混联构型装备提供了理论依据.     

双刀盘切向铣齿机的运动学原理

介绍了双刀盘切向铣齿机的结构，分析其运动学原理，提出了进一步研制的改进设想。     

微细切削用小型数控铣床的研制

介绍了一台自主构建的适于微小尺寸零件制造的300 mm×400 mm×500 mm三轴小型数控铣床,xyz工作空间尺寸为50 mm×50 mm×20 mm,全闭环数控系统分辨率为0.05 μm,能实现亚微米级加工精度.该机床关键部件采用高速空气静压电主轴、交叉滚柱支撑的高分辨率超精密滑台、永磁直线电机、CCD显微镜以及基于IPC的多轴运动控制卡,结合优化的插补控制策略及误差补偿机制,能实现三维复杂形面超精密微细切削加工的精度要求.初步调试后的加工试验结果显示,该铣床已经具有加工大深宽比meso尺度三维零件的能力.     

高速机床主轴部件有限元分析

在对主轴部件分析模型进行研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承的方法,建立了主轴部件动力学分析有限元模型.分别建立了采用两组和三组弹簧阻尼单元,且弹簧阻尼单元沿圆周方向以不同角度布置的机床主轴有限元模型,分析了不同支承情况及弹簧阻尼不同布置角度对主轴模态分析的影响.在对比分析的基础上,确定了合理的分析模型.以沈阳第一机床厂研制和开发的CHH6125高速数控机床主轴为对象,对主轴部件进行有限元模态分析和谐响应分析,并将其和机床试验的结果进行对比,验证了有限元分析模型的正确性.     

基于企业视角的博望机床产业品牌建设

博望镇是欠发达地区产业集群的典型区域,深入到博望镇及博望机床企业了解其产业和品牌建设现状.基于企业的视角,剖析博望机床产业品牌存在的问题：品牌意识不强、品牌基础薄弱、品牌数量偏少、品牌品质偏低、集群意识淡漠.探讨适合于博望机床产业品牌发展的对策：加强品牌意识、夯实品牌基础、提升品牌管理力度、加强品牌创新、依托产业集群做大做强企业品牌.     

数控机床现状及发展中的主要问题

简述了数控机床在中国的地位及现状，分析了数控机床发展的趋势及我国现存的主要问题。     

运用市场经济规律 加快机床工具工业发展

文章论述了通过建立企业集团内部市场机制，优化资源配置，加快机床工具工业的发展。     

SR—20可编程序控制器在单泵体钻铣组合机床上的应用

本文对 SR—20型 PC 在一台八工位组合机床控制系统中的应用实例进行设计分析。采用鼓形控制器逻辑功能的优点、建立梯形图,提出控制系统的标准化典型化设计及提高系统工作稳定性的方法和措施。     

刀具加工中机床调整精度分析

本文通过对万能工具铣床加工可转位刀具刀片槽的理论分析和计算机辅助分析，总结出由于加工过程中理论计算和实际调整过程中的舍入误差，三向回转工作台的制造和调整随机误差的存在而导致的刀具角度实际加工后的误差变化规律，同时指出了刃倾角、前角和主偏角选择对实际刀具角度的误差影响，给出了计算机辅助分析的数据和图形，供有关方面参考。     

机床热特性诊断及结构设计改善对策专家系统的研究

在多年机床热特性试验研究及理论研究的基础上，把专家系统技术及模糊决策技术应用于改善机床热特性的对策，形成机床热特性诊断及改善对策专家系统，它能依据热变形现象诊断出引起产生热变形超差的原因，提供为改善该机床结构设计具有指导意义的改善对策，文中着重讨论了系统在建立过程中的知识表示、推理机制等专家系统某些关键技术问题，并列举了应用实例。     

并联机床刀位文件生成及后置处理

以6-TPS型并联机床为结构模型,阐述了数控代码生成原理及无干涉刀位文件的生成方法。给出了机床后置处理的公式化描述,建立了后置处理器的系统框架,探讨了后置处理过程中坐标变换和作业空间检验,提出了利用多余自由度优化动平台位姿的策略。研究了通过优化一组刀位文件的综合误差度来确定工件坐标系定位矢量的方法,提出了基于刀轴矢量的Descartes空间插补算法。提出的系统结构及算法已经在多台并联机床开发中得到应用和验证。