高速精密非圆车削的前馈补偿控制

在高速精密非圆车削时,微进给伺服机构的幅值衰减和相位滞后特性会产生较大的刀具轨迹跟踪误差,从而降低加工精度。为了减小刀具轨迹跟踪误差,达到高的加工精度,提出了一种增益—相位前馈补偿控制方法。这种方法不需要精确辨识微进给伺服机构的传递函数,只需测出其幅频和相频特性就可以实现补偿控制。理论分析结果证明,该方法可以大大减小刀具跟踪误差,而不影响控制系统的稳定性。采用增益—相位前馈补偿控制方法所完成的切削实验结果表明,微进给伺服机构的定位精度可以达到±０．０１ｍｍ。     

非圆车削高频响应进给系统的结构设计与分析

基于非圆切削对径向进给系统的要求,选用直线伺服电机直接驱动方式,进行非圆切削数控车床径向进给系统的结构设计,分析了刀架和工作平台两个关键结构件的力学性能,并通过活塞环、椭圆和正六边形3个特殊非圆截面零件车削时的速度和加速度特性试验,对设计的进给系统进行了切削性能分析.结果表明,设计的数控车床径向进给系统具有较高的频率响应特性,满足非圆截面零件高速车削加工的要求.     

非圆车削中刀具运动实现方法

为了分析非圆车削过程中切削速度和刀具工作角度变化对工件加工质量和刀具使用寿命的影响,建立了非圆车削切削速度和刀具工作角度的数学模型。以椭圆截面活塞和盘形凸轮零件的车削为例,定量分析了刀具工作角度随零件非圆截面周向位置变化的规律。结果表明:非圆车削刀具运动形式取决于零件非圆截面径向尺寸变化范围。提出了非圆车削中的刀具复合运动及其实现方法,设计了一种具有径向往复移动和摆动的刀具驱动机构,适于车削凸轮等零件,可保证最佳的刀具工作状态。     

用于非圆车削的离散重复控制改进算法

为了提高非圆数控车削系统中直线伺服单元的跟踪精度,该文提出了一种改进的离散重复控制算法.该算法中在输入参考信号处直接增加一个比例增益环节,在信号发生器处串联一个超前的时滞环节,并且用一个二阶低通滤波器作为控制系统的补偿函数.这些改进,不仅增加了系统的快速响应性,而且对时滞环节带来的相位滞后得到了一定的抵消补偿.通过数字仿真,发现改进的重复控制算法有很好的跟踪精度和较强的鲁棒性.     

超精密车削微切削力的理论计算

在充分考虑微切削加工过程中各种因素对切削力影响的前提下,介绍了一种建立圆弧刃金刚石车削切削力模型的新方法,并分析了微切削加工中影响切削力的因素。     

基于非圆曲线的数控车削宏程序开发及应用

针对数控系统常规手工编程中难以加工非圆曲线的不足,以FANUC数控系统中椭圆曲线的车削加工为研究对象,采用分析归纳法开发出非圆曲线的通用宏程序,并给出该宏程序在椭圆和抛物线曲面零件加工中的编程应用。加工实践表明：该宏程序适用于所有非圆方程曲线的加工,灵活简便,通用性强,有效提高了编程的效率和质量。     

用频域幅相调整前馈控制的非圆车削实验

为使活塞数控车削系统能够实现非标准椭圆截面活塞的数控车削 ,以频域幅相调整前馈控制算法为基础 ,设计开发了加工控制程序和系统工作流程。该算法基于被控对象的有限项频率特性序列模型。对一种非标准椭圆截面活塞进行了对比切削实验。经检测 ,加工误差小于 10 μm,达到产品精度要求 ,验证了系统控制算法及工作流程的合理性和可行性     

非圆齿轮滚齿切削力波动特性及抑制研究

滚齿是非圆齿轮加工实现的重要方法,用于节曲线外凸直或斜齿非圆齿轮的高效高精制造,节曲线非圆特性导致滚切力呈现较大幅度波动,影响制造过程稳定性及加工精度,是非圆齿轮滚齿领域需要研究的重要课题。文章基于单位切削力计算原理及圆柱齿轮滚切力的研究成果,采用单次断续切削产生的未变形切屑体积表征滚切力波动态势,构建非圆齿轮滚切未变形切屑模型的获取方法。选取大偏心率卵形齿轮为研究对象,分析滚刀恒速不窜刀联动加工模型所产生的滚切力波动特性,得出该联动加工模型所对应峰值切削力的波动规律。提出一种滚刀恒速并附加窜刀的联动加工模型,该模型具有恒定弧长增量加工特性,对抑制整周滚切力波动具有重要意义,并开展不同滚切深度所对应滚切力波动规律研究,研究结果为非圆齿轮滚切方案的优化制定提供一定的理论依据。     

基于宏程序的非圆曲线数控车削加工技术

本文主要探讨了椭圆、抛物线等非圆曲线零件在FANUC Oi Mate—TC数控系统上的加工工艺和编程加工,说明宏程序在此类零件加工中的应用,破解了用手工编程加工这类零件的难题．同时也希望对初学宏程序者有一定的帮助。     

活塞立体靠模的数控车削加工

为了解决工业生产中活塞立体靠模的制造难题,针对传统磨削工艺,开发了活塞立体靠模数控车削加工方法。阐述了车削立体靠模的成形机理,提出了一种基于频谱分析的前馈控制算法,并实际应用于控制系统之中。实际加工结果表明,加工精度得到显著改善,同时,缩短了加工时间,降低了生产成本。该方法为活塞立体靠模的工业生产提供了一条新途径。     

用于非圆截面车削的动圈电机伺服刀架系统的设计

设计了一种新型的由动圈直线电机驱动可用于可凸变椭圆活塞车削的伺服刀架系统，给出了新型刀架机械系统的数学模型及其闭合控制系统的组成，分析了动圈中温升较高的原因，提出了降低动圈铜损、限制温升的措施。     

确定三维切削动态切削力系数的新方法

建立了三维切削的三维动力学模型，通过对切削过程的动态分析，给出了一种确定动态切削力系数的稳态切削参数解析新方法．该法适合于一般切削加工系统与条件，具有通用性，可以获得较完整的数据．比较现有的其他方法，表明二维切削的动态切削力系数是本方法所确定的三维切削的动态切削力系数的特例．最后给出正交切削和三维切削2个实例，并与前人的研究成果相比较，结果证明了该法的正确性．     

基于正交试验法的27SiMn钢车削力研究

为了研究难加工材料27SiMn钢的切削规律,采用硬质合金车刀,利用正交法对27SiMn钢进行切削实验,得到切削参数在一定范围内(切削深度:0.3~0.8mm,进给量:0.08~0.2mm/r,转速:200~400r/min)与3个方向切削力的关系,结合线性回归方法得到三向切削力的经验模型。实验结果表明,切削深度对切削力的影响最大,其次是进给量,切削速度影响较小。切削深度和进给量对切削力的影响均是正相关,转速大于320r/min时,切削力随着切削速度的增大而减小。显著性检验结果表明切削力经验公式高度显著。     

三向切削力实验装置研制

三向切削力测量对理解机械制造、金属切削原理以及机床设计有着重要的指导意义。针对目前市场上切削力测量装置成本高,安装操作复杂以及功能单一等缺点,研发了一种新型三向切削力测量装置,采用应变片测量切削引起的微小变形,通过精心布置的应变片贴片方案将三向切削力引起的力变形转化为电压或电流信号。经过三向电校准和机械校准后,确保三向测力传感器的输出与载荷之间的响应系数相对恒定。开发切削力实验软件,可以提供单因素切削力实验、正交切削力实验以及自由切削力实验研究。该装置已经在国内许多高校中得到了具体应用。     

切削力经验公式的试验研究

在对切削力的测试与研究的基础上，修正了传统的切削力经验计算公式，用修正后的经验公式计算切削力更接近于实测值。     

基于BP神经网络的切削力预报

切削力预报与控制直接影响切削加工的质量和成本.以多层前馈神经网络为基本结构,以误差反向传播算法(BP算法)为网络训练方法,借助VC 语言建立了切削力预报程序.通过引入共轭梯度法和拟牛顿法优化方法,解决了网络训练中局部最小和过早饱和问题,提高了神经网络的收敛速度和精度,实现了对切削加工过程中切削力的预报和仿真.通过对以两种难加工材料的铣削和磨削试验数据为基础的预报计算,发现传统经验公式方法预报误差偏大,最大相对误差达24.9%,而神经网络方法预报结果最大相对误差为2.01%,证明基于BP神经网络的切削力预报研究具有一定参考和应用价值.     

纵轴式掘进机截割头随机截割载荷识别方法研究

针对纵轴式掘进机截割头随机截割载荷难以准确测定的问题,根据随机过程理论,推导出截割头随机截割载荷的自功率谱表达式,并根据截割功率谱结合虚拟激励法确定截割头的虚拟激励;然后利用求得的响应结合精细积分算法反向推导识别截割头随机截割载荷的表达式,由此建立了精确的截割头时域随机截割载荷的反演数学模型;最后由最小二乘法计算出截割头随机截割载荷的时间历程,并通过正则化方法来减小噪声的干扰。实例验证结果表明,该方法能有效减小噪声干扰,准确地识别截割头的随机截割载荷。     

恒力周铣加工余量规划策略

针对周铣加工的载荷控制问题,提出了一种恒力余量规划策略.首先分析了周铣加工的切削力模型,确定了刀具的浸入包角为影响切削载荷最显著的因素.然后以加工过程中浸入包角恒定为原则规划加工的余量分布情况,并探讨了余量优化策略对传统加工方法可能产生的影响.加工实验结果表明恒力余量规划方法对铣削载荷有很好的稳定作用.