基于灵敏度分析的机床轻量化设计

对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。     

B样条曲线在口腔修复体高速数控加工中的应用

口腔修复体的CAD/CAM技术要求有高速数控加工设备实现。该文研究了口腔修复体的表面特征,提出了应用三次均匀B样条插补算法实现高速数控加工要求。引入B样条曲线的"重叠拼接"概念,研究了重叠型值点数与曲线光滑性的关系;提出了考虑曲线曲率变化确定速度"规划单元"长度的解决方案;讨论了跨单元插补、规划单元终点处理的特殊问题。该文成果已经应用于自行研制的口腔修复体数控加工设备上。实验结果表明,该算法在速度和精度上能够满足口腔修复体的加工要求。     

6-THS型并联机床结构参数设计理论与方法

并联机床具有模块化程度高、重量轻、速度快和造价低等优点。该文以６－ＴＨＳ型并联机床结构为对象，研究其设计理论与方法。定义了并联机床的初始位形，构造出并联机床处于初始位形时的局部灵活度解析模型，并以此为基础提出了运动学设计的最优构形。基于上述分析结果，提出一种并联机床尺度参数综合方法。该方法兼顾运动终端实现姿态的能力和灵活度两方面的要求，保证了所设计的机床满足制造领域的基本要求。利用该方法进行工程设计计算，结果证明该方法可行。     

数控系统轨迹段光滑转接控制算法

为了解决数控机床加工复杂轮廓时机床进给系统反复启停引起的加工效率低、加工质量差等问题,提出轨迹光滑转接插补控制算法。文中首先描述了算法的求解过程,并对其进行了误差分析,然后建立机床伺服系统的数学模型,通过分析轨迹转接过程中伺服系统的动态响应特性,证明了控制算法的有效性。应用该算法进行实验,轨迹加工效率提高14.1%,轨迹误差小于3μm。结果表明该算法在保证轨迹精度的前提下,通过轨迹段之间的光滑转接,实现多段轨迹的连续加工,提高了加工质量和加工效率。     

基于振动模型的精密工作台运动控制

精密工作台高加减速的运动反力作用于机台上,会引起机台机械共振,使轨迹跟踪精度降低、定位建立时间加长,针对这一问题,提出了基于精密工作台振动模型,采用极点配置、模型参数匹配的方法设计P ID控制器。通过实验,与PD 加速度前馈的控制方式相比较,当工作台以120mm/s、1 g的加减速运动时工作台轨迹跟踪精度提高了2μm,定位建立时间缩短了10m s。结果表明,采用基于振动模型设计的P ID运动控制具有较好的动态响应和轨迹跟踪性能。     

Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计及加工方法

为解决传统同心环式Fresnel透镜及其模具金刚石刀具加工存在对加工系统要求过高及效率较低的问题,给出了Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计方法。从几何聚光比和能流透射率方面对比了2种透镜的性能,发现两者性能基本一致。分析了大型Fresnel透镜及其模具金刚石车削机床的运动。计算了Archimedes螺线式Fresnel透镜车削加工的刀具轨迹。对比机床各轴精度对透镜光学性能的影响,发现刀具摆角、透镜法线方向进给轴的精度影响最大,采用附加沿刀具轴线方向微进给装置的机床结构能有效提高加工精度。     

Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计及加工方法

为解决传统同心环式Fresnel透镜及其模具金刚石刀具加工存在对加工系统要求过高及效率较低的问题,给出了Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计方法。从几何聚光比和能流透射率方面对比了2种透镜的性能,发现两者性能基本一致。分析了大型Fresnel透镜及其模具金刚石车削机床的运动。计算了Archimedes螺线式Fresnel透镜车削加工的刀具轨迹。对比机床各轴精度对透镜光学性能的影响,发现刀具摆角、透镜法线方向进给轴的精度影响最大,采用附加沿刀具轴线方向微进给装置的机床结构能有效提高加工精度。     

轮回式双向螺距误差补偿方法

为了提高传统补偿方法的精度和适应性,在一台商品化立式加工中心上开发开放式结构数控系统,提出了轮回式双向螺距误差补偿方法,有效地将直线轴、回转轴的误差补偿问题统一起来。分别应用传统螺距误差补偿方法和该文提出的补偿方法对机床进行了补偿,并对补偿结果进行了比较。应用本方法补偿后,X轴定位精度从43μm提高到6μm,反向间隙从28μm减小到2μm,补偿前后加工试件的圆度误差从83μm降低到7μm。结果表明,这种方法比传统方法更准确更快捷,使补偿系统更具适应性。     

滚珠丝杠传动系统的刚度模型

传动链刚度是机床中滚珠丝杠驱动进给系统建模和辨识的关键。该文基于静力学平衡方程和变形协调条件,建立了新的丝杠传动链静刚度模型;结合丝杠两端边界条件,求解其集中载荷过程激励的二阶波动方程频域Fourier变换,建立了分离参数动刚度模型,统一了2种模型。静刚度模型、动刚度模型低频特性与静刚度模型的一致性、动刚度模型的高频特...