基于物理建模法的加工中心主轴热误差建模

针对主轴热误差对机床精度稳定性产生严重影响的问题,提出了一种基于传热理论及热变形机理的主轴热误差预测模型.首先,基于传热机理分析推导出主轴系统的实时温度场模型.然后,根据机床结构尺寸对主轴热变形进行机理分析,并利用物理建模法得到温度场与热误差的关系.最后,在两台同类型的立式加工中心上进行主轴热误差仿真和实验验证.结果表明:主轴热误差模型的平均预测精度达到了95.0%,这证明了该模型具有很高的精度和强鲁棒性.     

带冷却系统的XK717数控铣床主轴部件热特性分析

机床主轴系统是机床的核心部件，其热特性的好坏，直接影响机床的加工精度；以建立主轴系统的有限元模型，结合主轴系统与普通水箱之间的冷却模型，对带有冷却套的主轴系统进行了热特性分析，得出了主轴系统的热特性曲线；根据分析结果，对XK717数控铣床主轴部件冷却套的布局进行了改进设计，为优化数控铣床主轴系统提供了理论依据。     

机床主轴/刀具联结系统的扩张理论与方法

应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.研究表明,合理设计机床主轴外径与刀柄内径之间的关系、正确选择刀柄材料以及结构能有效防止机床主轴/刀具联结系统的弹性变形,提高机床的加工精度.     

隔热涂层对磨床主轴动静压轴承热变形的影响研究

为了减少热变形,提高高速精密磨床砂轮主轴系统的精度,将隔热涂层应用于深浅油腔动静压轴承.应用FLUENT和ANSYS两个有限元软件联合仿真分析了不同厚度与不同热导率的隔热涂层在不同的动静压轴承供油压力、主轴转速等因素下的轴承热-结构特性.结果表明:动静压轴承的温度和热变形以及它们的均布程度,都随着隔热涂层厚度的增大逐渐降低,随着隔热涂层热导率的减小而减小,随着轴承供油压力的增加而减小,随着轴承主轴转速的减小而减小;隔热涂层还具有均化轴承温度场和热变形分布的作用.高性能隔热涂层将明显降低轴承主轴热变形并且使其热变形均布,最终明显提高高速精密磨床砂轮主轴系统的加工精度.     

基于球杆仪的三轴数控机床热误差检测方法

热误差是影响机床加工精度的主要误差项．为了快速检测机床自身热误差，在研究机床综合误差和球杆仪检测原理的基础上，提出了一种快速有效的检测方法——球杆仪法．通过建立三轴数控机床的几何误差和热误差的综合误差模型，提出机床的几何误差和热误差的检测及分离方法，并对影响加工精度较大的主轴与Z导轨的平行度误差、标尺热变形导致的比例误差以及滚珠丝杠变形导致的周期性误差等主要热误差项进行了球杆仪圆轨迹测试法的模拟仿真，通过进行球杆仪检测实验，测得机床空载时的主轴端热漂移误差，得到其变化规律曲线．相对于传统热误差检测法，该方法简捷有效．     

主轴系统动态误差和热漂移误差的测试分析

主轴的动态误差和热漂移误差直接影响机床的定位精度和工件表面加工质量。运用API主轴动态误差及热变形分析仪和API主轴误差分析软件对加工中心的主轴进行动态误差和热漂移测试。通过测量系统采集到的机床主轴系统的温度变化及分布数据及主轴系统的热变形数据,可以了解及掌握机床在运转过程中主轴系统的实际工况,如热平衡时间、主轴系统不同时刻在各方向的变形量等信息,对以后主轴系统的优化设计和动态补偿提供了基础数据支撑。     

控铣镗床主轴变形分析与改进方法

本文对大型数控铣镗床主轴精度变形分析,采用变形补偿结构,以提高机床在加工过程中主轴移动伸出后加工的精度,满足加工产品的精度要。     

轴芯冷却电主轴热特性分析的数值模拟与实验研究

为了改善高速高精密机床电主轴"外冷内热"的现状,基于电主轴热薄弱点分析,提出了一种轴芯冷却结构及系统;进行了轴芯冷却电主轴热特性实验,并结合热特性有限元数值计算模型研究了转速、负载和冷却油流量对电主轴热特性的影响。实验结果表明:该轴芯冷却结构和系统可显著减小不同转速和负载下电主轴系统内部各部件的温升;与没有轴芯冷却的常规电主轴相比,在轴芯冷却油流量为2.5L/min时,轴芯和轴承测点温升均减小了50%左右,轴芯轴向热变形减小了50.8%,系统热平衡时间减小了66.7%,从而提高了机床电主轴的加工精度和加工效率;轴芯冷却油流量从1.5L/min增大到2.5L/min时,系统热平衡时间减少。     

数控机床热误差实时补偿

数控机床在加工过程中,由于机床部件受到环境温度、摩擦热和切削热等因素影响导致温度升高而发生变形,部件之间原来的相对位置发生改变,相对运动的正确性被破坏.机床部件尺寸的变化使得数控机床精度降低,造成工件加工过程中的热变形误差.在分析产生机床热误差原理的基础上,探讨了热误差的测量方法,并利用多元线性回归方程建立机床热变形和温升之间的数学模型,利用误差补偿技术进行修正,从而减小机床热变形造成的被加工工件的尺寸误差.     

论机床加工中的精度补偿技术

在机床对零件进行加工的过程中,主轴回转误差、导轨误差、机床和部件刚度、切削刀具的磨损以及热变形等,这些因素都会影响机床的加工精度,从而产生加工件有尺寸误差的现象,所以对机床加工过程进行精度补偿这是十分必要的。该文将以数控机床为例,从误差防止和误差补偿两方面入手,对机床加工过程中的精度补偿技术进行阐述,分析目前提高数控机床精度补偿技术存在的问题。     

数控铣削加工精度预测模型的建立

依据铣削加工的特点,将影响加工精度的误差从坐标分解的角度分为三大类：刀架坐标系、主轴坐标系和工艺基准坐标系。在充分考虑机床几何（运动）误差、工艺系统受力变形、工艺系统热变形等对加工精度的影响的情况下,通过坐标变换将所有误差集中纳入工艺基准坐标系,采用齐次坐标变换法建立了加工精度的预测模型。所建的加工精度模型具有开发性生和实用性,已在实际数控铣削加工中得到验证。     

HMC50型卧式加工中心主轴系统固有频率分析

主轴系统是数控机床的重要组成部分,其动态特性是影响机床加工精度的主要原因之一.本文运用有限元分析软件ANSYS对主轴系统进行分析,建立了HMC50型卧式加工中心主轴系统的三维有限元模型并进行模态分析,得到了主轴系统的前七阶固有频率和模态振型,计算了临界转速.验证了主轴系统结构设计的合理性,为今后机床的性能改进提供了理论依据.     

基于高速机床刀轴联结设计的研究

高速加工具有比普通加工大5～10倍的切削速度,其优点是能减少加工时间,达到普通加工需要几道工序才能达到的加工精度和表面质量。与高速切削有关的主要问题有：刀具材料及设计、高速机床主轴的动平衡、机床的热态动态性能及可靠性等。而刀具与主轴的联结问题会严重影响高速切削的可靠性及机床主轴的动平衡,已成为限制高速切削的薄弱环节之一。本文将就刀轴联结的设计进行探讨。     

机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究

为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显.     

数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

为了降低加工过程的热误差,提高数控机床加工精度,基于时序相关分析理论与数值计算方法,建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型,再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化,同时,基于数值计算与热传导理论,建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象,建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明,所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.     

数控车床主轴部件及其主轴箱热特性有限元分析

以某数控车床主轴箱为对象,研究了主轴箱的热态特性及其对机床性能的影响.在确定有限元分析所需参数的基础上,建立了主轴箱有限元分析模型,仿真计算了主轴箱的稳态温度场分布情况以及主轴箱热平衡时间,并利用热和结构耦合技术仿真计算了主轴箱在热和结构耦合作用下的温度场及热变形,分析确定了主轴部件和主轴箱的热变形趋势.通过分析可知热...     

一种新型轴芯冷却电主轴的热特性分析

为了进一步改善高速精密机床电主轴的热特性,提出了一种新型轴芯冷却结构,在电主轴轴芯均布多个U形冷却单元,通入冷却介质,可对轴芯和轴承进行高效冷却;建立了电主轴热-结构耦合分析模型,并基于模型研究了该冷却结构对电主轴热特性的影响。结果表明:该轴芯冷却结构能有效控制电主轴系统的温升,与无轴芯冷却的电主轴相比,电主轴总热变形减小了50.2%,系统热平衡时间缩短了50%,从而进一步提高了加工精度和效率;通过调节冷却介质的参数,电主轴在不同转速下的轴向热变形的变化量可控制在2μm以内。     

滚动轴承的装配方法研究

滚动轴承在机床上的使主要用于下列三个部位：主轴、滚珠丝杠和一般传动轴。主轴轴承作为机床的基础配套件,其性能直接影响到机床的转速、回转精度、刚性、抗颤振动切削性能、噪声、温升及热变形等,进而影响到加工零件的精度、表面质量等。所以滚动轴承的装配尤为重要,通过多年的机床产品装配实践,提出了滚动轴承装配的方法和要点,     

150MD24Y20高速电主轴热特性分析

目的分析电主轴热变形产生及分布,为研究电主轴热误差,提高主轴加工精度提供理论依据.方法基于电主轴稳态温度场分布,采用ANSYS顺序耦合理论,分析高速电主轴热变形分布情况.通过电主轴测试系统建立热变形实验,测量高速电主轴工作端热变形,验证有限元仿真结果.结果仿真结果表明:随着电主轴速度增高,主轴热变形和温升也越来越大.电主轴在热稳态下,沿着轴向伸长而径向弯曲变形.结论当主轴材料一定,热变形与速度几乎呈线性关系,同时,主轴温升越大,热变形越大.此结论为有效控制主轴热变形,减小热误差及提高主轴稳定性提供理论基础.     

S7520型螺纹磨床热变形的试验研究

螺纹磨床广泛用于工具生产中较高精度的螺纹的加工。机床的热变形是导致加工误差的因素，因此在设计这种精密机床时有必要测定机床各零部件热变形的大小和方向、机床达热平衡所需要的时间以及机床温度场的情况，以了解各热源的影响。为了分别了解各热源对热变形大小的影响，应依次对各热源作单独试验。 本文在S7620型螺纹磨床的床身、砂轮架、工作台运动曲线、工件头架、传动链精度、磨削试验等项热变形试验的基础上，提出了导致加工误差的主要因素和减少发热对加工精度的影响的一些措施。