摇臂钻床数控改造的电气设计

针对摇臂钻床的缺点,设计了将摇臂钻床改造为数控钻床的电气控制方案。该方案采用一台单片机控制二台步进电机,其中一台步进电机的升降速控制和三相脉冲分配由硬件实现,另一台步进电机则完全由软件控制。给出了主要硬件电路的实现方法和软件设计要点。     

基于ISP技术的机床自动进给数控装置的设计

本文简要介绍了采用在系统可编程逻辑器件设计的自动进给数控装置,它不仅简化了硬件的开发和制造过程,而且使体积大大减小,提高了系统的可靠性。更重要的是仅仅通过改变软件设计,就可以改变进给量,实现不同数控装置的不同要求。     

微机PCB数控钻床系统的软件设计

本文讨论了微机 PCB 数控钻床系统控制软件的设计目标、思想、原理和方法。这个系统是为印制线路板计算机辅助制造(PCB CAM)开发的新一代关键设备。它的开发成功将提高我国 PCB CAM 的应用水平。     

数控机床进给系统热源发热率辨识与热误差预测

数控机床进给系统具有热源多且各热源发热率时变性强的特点.但以往研究对各热源发热率的时变性关注较小,因此很难实现丝杠温升和热误差的精确预测.本文将Monte Carlo(MC)模拟集成FEM方法捕获到进给系统各热源的发热率,进而确定了各热源发热率占系统总发热率的比例——分配比随系统运行时间的变化规律.然后,基于进给系统各热源的发热率分配比,提出利用进给系统伺服电机的力矩电流计算各热源发热率的方法.最后,基于一维热传导方程的有限差分法,提出了丝杠温升和热误差的数值预测模型,并利用试验验证了模型预测的精确性.     

微机数控钻床的控制系统设计

阐述了自动加工管道法兰盘专用NC钻床的工控机数控系统的设计和研究.介绍了该钻床的机械系统和控制系统的设计原理及自动钻孔工序,并用计算机模拟验证了工艺流程.使该设计具有较好的可靠性与质量稳定性,并适于在线调试.     

滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别

针对滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别问题,提出在装配状态下辨识滚动结合部参数的新方法.首先,将左、右轴承副和丝杠螺母副简化为集中弹簧-阻尼单元,滚珠丝杠简化为弹性杆件,建立简谐激振力作用下系统的轴向刚度和阻尼参数辨识方程组.然后,根据激振力幅值、频率、各支撑点之间的距离和测量处的振幅等参数建立优化目标函数,采用粒子群遗传混合算法识别出轴向动态特性参数.研究结果表明,进给系统刚度和阻尼参数的辨识误差在2.56%以内,从而验证了该方法的正确性和有效性.     

经济型数控钻的改进设计

以Z4120为机械本体,X、Y轴加装十字滑台,Z轴采用行星减速步进,详细计算了各坐标轴的等效转动惯量,并通过多轴控制器实现经济型数控钻床的设计.     

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。     

采用步进电机驱动的摩擦传动微进给机构

为解决微小型机电系统大行程、高精度进给的问题,设计实现了一种由旋转电机驱动的摩擦传动微进给机构。采用对称预紧设计使加于摩擦传动主支承轴承上的预紧正压力的合力为零、从而减少传动误差。当步进电机采用5万步/转细分驱动时,经减速比为10:1的摩擦传动机构,输出直线位移分辨率可达到0.16μm。位移测试实验显示该摩擦传动微进给机构具有可靠的运动传递性能,系统的位移输出特性基本上取决于所采用的步进电机及细分驱动电路的特性。进给速度可通过改变驱动脉冲的频率调节,机构在高频驱动大位移动作时亦表现出准确的步进特性,可用于小型机电系统的开环进给驱动。     

数控机床进给系统热误差自适应解析模型

提出了基于丝杠热源表面检测温度的滚珠丝杠热误差预测解析模型.首先,基于变量分离法推导出丝杠轴一维热传导方程的解析解.然后,将两个轴承视为固定热源,将螺母简化为连续分布的多个可移动热源,给出了各热源激励起丝杠温度分布的解析表达式,进而依据叠加原理得出了多热源作用下丝杠轴温度的预测方程.依据各热源表面测点和中心温度的有限元计算结果,确定了其温度差随进给速度和时间变化函数曲线的拟合参数,进而提出了丝杠热误差预测的解析模型.最后通过试验验证了预测模型的有效性.     

数控车床伺服进给系统设计

论述数控车床伺服进给系统的设计方法,包括传动系统总体设计,滚珠丝杠副的选择,精度和刚度验算,伺服电动机选择等.确定数控车床伺服进给系统的主要技术参数.根据计算得到的数据选择滚珠丝杠副和伺服电动机,并对电动机的转矩、转动惯量及加速能力进行匹配校核,对精度和刚度进行了验算.     

Z5432钻床数控改造中的几项关键技术

对普通钻床进行数控改造,使改造后的钻床既能实现数字控制,又能采用手动控制,在同一次安装中完成工件的钻、扩、铰多个工序,不仅确保加工精度,而且提高加工效率数倍;该技术还通过精确设定机械原点和开发螺距误差补偿功能,提高了定位精度和重复定位精度。     

大导程滚珠丝杠进给系统动力学建模研究

本文通过弹性力学中的赫兹接触理论,分析了进给系统动结合部（滑块副、丝杠螺母副、轴承副）的接触刚度。考虑了丝杠的柔性并利用达朗贝尔原理,建立了进给系统的集中参数动力学模型。根据动力学模型,利用MATLAB工具进行了仿真分析,并利用比利时LMS公司提供的Test.Lab振动噪声测试模块对机床进给系统进行了实验验证。实验分析验证了理论分析的正确性。该建模方法较为准确地预测大导程滚珠丝杠副进给系统的动力学特性,为主动设计进给系统提供了理论依据。     

带广义扩张状态观测器的柔性滚珠丝杠进给系统LQR控制

为了改善滚珠丝杠进给系统的跟踪性能,采用了带广义扩张状态观测器(GESO)的线性二次型调节器(LQR)进行控制.首先,针对具有轴向振动特性的滚珠丝杠进给系统建立了二自由度质量模型状态方程及传递函数;其次,根据模型的状态方程设计了系统的LQR控制器,为了消除系统受到的外部干扰和反馈中存在噪声影响设计了广义状态观测器;最后,通过仿真和对比试验对设计的控制器性能进行验证.仿真及对比试验结果表明,所设计的带GESO的LQR控制器具有较高的跟踪精度,对于外部干扰和反馈噪声具有抑制作用,能够保证进给系统的鲁棒性.     

DC-IV型食盐包装机的自动接膜装置设计

本课题是运用步进电机来设计一台食盐自动结膜机构。该机构主要是由底座,切膜接膜和控制部分组成,并且主要是针对机械部分进行了分析和设计,完成膜180°旋转刀自动切割自动接膜。在设计中,步进电机的运用是课题的关键,它可以将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行,步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。在设计的最后,在控制系统中利用单片机对步进电机的控制进行了讨论。     

刀架进给凸轮机构解析设计与数控加工

通过分析刀架进给凸轮机构运动原理,详细介绍凸轮机构轮廓曲线的解析设计,并利用宏程序对该凸轮轮廓曲线进行数控编程。     

普通车床数控化改造中滚珠丝杠副的支承设计

论述了普通车床数控化改造中滚珠丝杠副的支承设计及预拉伸对进给系统传动精度和定位精度的影响，结合具体改装的ＣＷ６１６３车床实例，提出了采用双推”支承形式与丝杠的预拉伸相配合，可同时提高传动精度和定位精度，并获得较高的轴向刚度．     

考虑非线性弹性力的滚珠丝杠系统分岔与混沌特性分析

应用弹性力学位移法及Galerkin法建立了数控机床进给系统滚珠丝杠的数学模型,指出非线性弹性力作用下的滚珠丝杠系统可以用有阻尼的Duffing方程来描述,并用林滋-庞加莱奇异摄动法求得系统的自由振动二次近似解析解.通过参数辨识仿真及试验研究对模型进行验证,发现在进给系统运动过程中,受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影响,滚珠丝杠系统会发生非线性振动,出现分岔及混沌现象,系统刚度随工作台位置的不同而变化,呈现出非线性规律,使运行中的系统固有频率不稳定.根据工作台振动加速度时间序列和频谱图存在的混沌特征,断定进给系统是一个非线性动力学系统,可为数控机床的动态系统辨识提供依据.