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.     

内圆磨床的静刚度及动刚度

本文研究了半自动内圆磨床静刚度和动刚度对加工精度的影响以及刚度的测定方法。研究结果表明,原始误差复映所造成的加工误差是随机性的,在加工总误差中占有相当大的比重,其大小决定于工艺系统的刚度及其它因素。文中运用Γ.Б.ЛУрЬе的基本公式求解复映误差,并用相关分析法对实验数据进行处理,估计复映误差占总误差的比例。所用静刚度测定装置,可以方便地测定内圆磨床各部件的静刚度,并可在实际生产中应用。机床动刚度不仅导致尺寸误差,而且对工件的几何形状有很大的影响,作者研究了动刚度的测定方法,比较成功的有两种:一种是光测法,利用(?)闪测速仪、高倍显微镜和专用顶尖,观察磨杆的振动,测出其振幅值,经计算求得动力系数μ=1.12～1.42;另一种是电测法,借助电容式传感器,调频放大器和八线示波器测得三种磨杆的振动波形。通过试验验证了刚度对加工精度的影响,初步得出了提高刚度的方向。     

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。     

大型再制造机床运动结合部的热变形分析

在高速重载高精度机床切削过程中,多种热源的作用会使导轨运动结合部产生热变形,采用红外测温仪测定机床导轨面的温度分布,然后利用有限元软件ABAQUS,计算出结合部的热变形量,评估热变形对几何精度的影响,最后优化配置床身导轨结合部。结果表明:合理布置床身的导轨支撑,使得导轨运动结合部上的变形量得到抑制不致出现过大突变。因而必须考虑大型部件空间分布的温度场对机床结合部精度的影响,可为大型机床的再制造提供参考。     

基于灵敏度分析的数控丝杆磨床床身优化设计

床身是磨床主要的工作部件,对零件的加工精度有决定性的影响,通过建立机床床身的有限元模型,利用灵敏度分析方法,对床身进行静动态特性分析,再对优化后的床身进行模态和静力分析。结果表明,优化后在质量不变的情况下,床身的静变形和固有频率得到明显提高,该方法可以推广到磨床其他部件的优化,为整机动态特性的优化提供了良好的方法。     

数控机床床身热变形临界点确定方法及应用

文章分析了机床床身热变形与光栅测量误差之间的相关性,提出了机床床身光栅安装线上单向热变形临界点概念和利用热变形临界点安装光栅的方法,研究了基于有限元分析的热变形临界点理论确定方法,用于确定床身单向热变形临界点位置,进而建立高精度的光栅测量系统误差补偿模型;为了验证该模型的有效性,搭建了实验装置进行机床热变形临界点的实测实验。实验结果分析表明,利用该确定方法确定的热变形临界点位置与实验确定的位置相差2.5mm,对光栅零位误差预测值影响仅0.1μm,对光栅示值误差预测值影响仅0.2μm。因此该确定方法可以确定实际机床的床身热变形临界点,并为后续不同结构的数控机床床身单向热变形临界点的确定、床身热变形误差附加影响的消除提供了一定的参考。     

机床热误差建模技术研究进展

切削加工过程中,机床会由于受不同热源影响而发生热变形,产生机床误差即热误差。在各种类型的机床误差中,热误差可占机床总误差的40%~70%,是影响机床加工精度的主要因素。为减小不同热源对机床热误差的影响,提高机床加工精度,目前主要有3种方法:1)通过对机床零部件进行优化设计,提高机床热刚度;2)应用更为有效的隔离措施,尽量减小或隔离热源影响;3)热误差补偿,通过对热误差进行在线预测及实时补偿,减小机床热变形。热误差建模是实时补偿热误差的前提和基础。首先对机床热误差建模技术进行了介绍,并对热误差建模技术领域的国内外研究现状进行分析,总结了目前热误差建模领域存在的主要问题,进而对热误差建模技术的未来发展方向进行了展望。     

M52120导轨磨床机体结构设计

通过试验以及对企业现有机床的观测，分析热变形产生的原因及对机床精度的影响,并设计了一种具有特殊结构的机床——新型M52120导轨磨床，有效地解决了机床各部件的热变形问题，提高了精密机床的加工精度。     

量规控制半自动内圆磨削精度的实验研究

量规控制半自动内圆磨床广泛应用于轴承零件的磨削加工。但目前生产上达不到严格的内孔技术要求,废品率和返修率很高。尤其是3225Б半自动内圆磨床,由于胎具一次安装中磨削二个工件,外端工件尺寸超出了量规控制范围,加工精度更加不易得到保证。本文分析了量规半自动循环工艺过程的尺寸链及加工误差来源;按照综合磨削试验结果所进行的点图分析及相关分析,找到了影响里外端尺寸精度的主要因素;就找到的原因进行单项试验并采取措施以后,加工精度有了显著提高,基本上保证了生产单位的正常生产。证明找到主要误差来源是正确的,采取的措施是有效的。     

机床热特性优化研究综述

随着精密加工技术的发展,探究机床各部件生热对精密加工的影响,以提升机床加工精度及精度稳定性成为当前研究重点。本文介绍了精密机床热特性的内、外环境影响因素及控制优化方法,从车间及其机床热环境、结构设计、冷却方式、热误差补偿技术4个方面展开,分析了现代精密机床中误差防止及误差补偿中使用的热设计措施,并针对现有机床温度分布不均、换热效果较差等特点,运用帕尔贴、碳纤维、相变微胶囊材料,结合传热学知识原理,提出了未来解决机床重要部件温升的可发展关键技术方案,以资参考。     

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。     

车削加工误差补偿技术及其应用

数控加工中有机床的运动精度误差,刀具的尺寸误差,刀具、机床及零件的热变形和弹性变形误差,还有编程中的计算误差及加工方法引起的误差等,这些都是导致加工误差的因素。该文将主要探讨车削加工误差补偿技术及其应用。     

热变形对导轨磨削精度的影响

近年来机床生产中越来越多地使用磨削导轨的工艺,能否正确地解决热变形问题是保证加工质量的关键,本文通过对外圆磨床床身的分析和现场实验,分三方面讨论了这一问题:(1)直接固定在混凝土地基上的导轨磨床,在地基本身有上下温差存在时,不可避免地将使母导轨产生弯曲,并在加工时复映到工件上,为此,应改善导轨磨床的安装方法,最好能便于定期地调节母导轨的精度;(2)室温变化的影响主要是由于工件各部分的热容量不等,因此,改善精密箱体工件的结构均匀性、避免阳光照射和气流的影响是十分重要的;(3)磨削热使工件局部受热,也会使后者产生热变形,从数值上看不亚于室温变化的影响,也需要采取相应的措施。     

机床热检方法的探讨

本文通过对精密万能外圆磨床各敏感零部件,在不同工况下的温升及热位移的实际测定,在分析的基础上,提出了以部件平均温升限定值作为机床热检指标的新方法及制定途径。     

基于有限元法的机床导轨热特性研究

以往机床导轨热特性分析主要通过传统的计算方法得到导轨热变形的解析解,并没有考虑热源移动对导轨热变形的影响,因此计算结果并不十分精确.应用有限元法,建立导轨的有限元模型,考虑移动热源的影响,对模型进行数值模拟,得到导轨的温度场,并在此基础上得到导轨的热变形量.由于移动热源的影响,与稳态分析所得变形量相差2.52μm.导轨达到热平衡所需时间为1.25 h.由于热变形的影响,导轨在水平面的最大直线度误差为5.03μm,导轨表面的最大倾斜度误差为0.000 218 9°.研究结果为分析导轨热变形对加工精度的影响提供了参考,进而为机床的误差补偿提供了理论依据.     

谈工艺系统受热变形引起的加工误差

在机械加工中,工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同,使工艺系统各部分的变形产生差异,从而破坏了刀具与工件的准确位置及运动关系,产生加工误差。尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总加工误差的一半以上。因此,在近代精密自动化加工中,控制热变形对精加工的影响已成为一项重要的任务和研究课题。     

一种数控磨床床身的建模与分析

本文通过建立某数控磨床床身的三维实体模型和有限元分析模型,对筋板不同布局型式下的床身进行受力分析,最终以最大变形最小为影响要素确定了合理的数控磨床床身设计方案,这对数控磨床床身的加工制造提供了非常重要的现实意义.     

镗铣加工中心主轴系统热误差测量实验研究

目的通过对TX1600G复合式镗铣加工中心主轴部件热误差测量实验研究,找到主轴热关键点位置,检测其温升情况以及其热变形,进而确定产生热误差的主要影响区域.方法设计温度与热误差测量实验方案,采用红外热像仪布置和优化温度测点,并采集温度数据,对比各位置测点的温升情况确定热关键点;采用API主轴分析仪测量X、Y、Z三个方向的热变形值,对比数据进而确定热变形最大的方向.结果主轴在转速3 000 r/min下,当实验达到热平衡时,Z向热伸长最大;主轴中部的前后端轴承位置的温升较大,为热关键点,且Z向热变形曲线与温升曲线的趋势基本相同.结论加工中心主轴在实际运行中的误差主要是由温升引起的轴向热伸长误差,控制Z向伸长热变形能有效地提高加工精度.     

大型数控机床床身的振动时效处理

材料的应力应变特性角度和位错理论的微观角度分析了大型数控机床床身振动时效的机理;针对大型数控机床床身的特点,确定了振动时效的工艺方案,进行了振动时效的生产应用.振动时效的结果表明:振动时效能有效地消除和均化机床床身的残余应力,缩短机床床身的制造时间,解决大型数控机床床身制造过程的变形问题,稳定大型数控机床床身的尺寸及精度.     

CG1107型纵切自动机的振动及温升热变形试验

本文介绍了CG1107型纵切自动机的振动、温升、热变形的测定结果,以及振动、热变形对工件加工质量的影响,并对机床设计及合理使用提出了一些建议.