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基于试验参数拟合的摆角铣头分块建模方法及特性分析

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机械工程学报 2020年第17期56卷 165-172页

作者：杨哲刘成颖清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

提出一种针对多零部件、大重量级的机床的分块建模、分块试验拟合的建模方法。以摆角铣头为实例,将摆头划分为几个模块,模块之间以结合面、轴承等非固结连接结构为分界,建立起等效的动力学模型;分块进行激励试验,基于试验数据通过优化... 详细信息

提出一种针对多零部件、大重量级的机床的分块建模、分块试验拟合的建模方法。以摆角铣头为实例,将摆头划分为几个模块,模块之间以结合面、轴承等非固结连接结构为分界,建立起等效的动力学模型;分块进行激励试验,基于试验数据通过优化算法得到结合面及轴承参数。最后整合成整机模型,并通过频响函数预测并验证模型可靠性。相比于先建模、后进行试验验证的传统建模方法,分块建模方法精度更高、能更好地总结误差来源,方便对比研究建模中各种简化方案对最终整机结果的影响,可以推广应用到其他机床。针对摆头模型的特殊性,提出了动态和静态两种模型边界条件,基于此模型对位姿与频响函数的关系分析动静态特性的影响因素,优化摆角铣头结构。

关键词：摆角铣头有限元建模动态特性

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大功率大扭矩的摆角铣头热特性分析

北京工业大学学报 2011年第5期37卷 661-668页

作者：郭铁能戎伟刘志峰李富平杨文通董湘敏北京工业大学机械工程与应用电子技术学院精密超精密加工国家工程研究中心北京100124

针对大功率大扭矩摆角铣头系统,根据加工切削条件,充分考虑轴承、齿轮和切削等热源作用以及润滑、对流和辐射等散热方式,进行了有限元建模和分析.为了验证分析结果的准确性,对摆角铣头实际切削情况下铣头关键部位的温度进行测量,测量结... 详细信息

针对大功率大扭矩摆角铣头系统,根据加工切削条件,充分考虑轴承、齿轮和切削等热源作用以及润滑、对流和辐射等散热方式,进行了有限元建模和分析.为了验证分析结果的准确性,对摆角铣头实际切削情况下铣头关键部位的温度进行测量,测量结果与分析结果表明,在摆角铣头设计阶段,通过提出的建模和分析方法,能较准确地获取铣头的热性能特征.

关键词：摆角铣头热特性有限元瞬态温度场

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高速龙门加工中心摆角铣头动态特性分析

制造技术与机床 2014年第7期 68-73页

作者：陈艳张松赵滨王乾俸山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

首先借助动态信号采集分析系统,对高速龙门加工中心摆角铣头进行锤击实验,确定了其固有频率及振型;然后对机床进行空运转实验与切削实验,通过数据的对比分析,确定了机床受迫振动的振源与摆角铣头结构的薄弱环节;最后针对测试结果提出相... 详细信息

首先借助动态信号采集分析系统,对高速龙门加工中心摆角铣头进行锤击实验,确定了其固有频率及振型;然后对机床进行空运转实验与切削实验,通过数据的对比分析,确定了机床受迫振动的振源与摆角铣头结构的薄弱环节;最后针对测试结果提出相应的减振方案,为该龙门铣床摆角头的结构优化设计以及提高机床的加工精度提供了参考和依据。

关键词：摆角铣头动态测试振动

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液压摆角铣头系统的故障树分析及可靠性改进

机床与液压 2007年第9期35卷 236-238,214页

作者：周磊陈时锦梁迎春程凯哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001

可靠性是液压摆角铣头系统性能的一项重要指标,故障树分析法可以帮助设计者及早发现设计中可能存在的问题和缺陷,对于制定设计改进方案、提高产品的可靠性水平具有现实意义。本文建立液压摆角铣头系统可靠性模型,通过故障树分析找出系... 详细信息

可靠性是液压摆角铣头系统性能的一项重要指标,故障树分析法可以帮助设计者及早发现设计中可能存在的问题和缺陷,对于制定设计改进方案、提高产品的可靠性水平具有现实意义。本文建立液压摆角铣头系统可靠性模型,通过故障树分析找出系统的相对薄弱环节,并提出提高机床系统可靠性的措施,获得了良好的效果。

关键词：液压驱动摆角铣头故障树分析可靠性设计

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高精度摆角铣头的结构设计研究

机械设计与制造 2011年第6期 25-27页

作者：张坤王泽民陈时锦哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001 齐二机床有限责任公司齐齐哈尔161005

双摆角数控铣头研究热点是提高精度和增大扭矩,难点是精度和扭矩兼顾。研究精度保证技术和提高扭矩的方案,设计出一种新型摆角铣头,该铣头将提高现有铣头的精度水平,同时实现大功率、大扭矩切削,扩展了双摆角数控铣头加工能力范围。

关键词：摆角铣头结构设计大扭矩传动精度设计

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数控摆角铣头的消隙机构设计

制造技术与机床 2013年第2期 33-37页

作者：张燕荣西安理工大学高等技术学院陕西西安710082

针对间隙非线性对数控摆角铣头传动精度的影响,提出采用双电动机驱动双蜗轮蜗杆副的消隙方法,即控制一侧电动机的转角和两侧电动机的同步差来精确控制蜗轮蜗杆副的转角,进而控制主轴的摆角。消隙时,一侧蜗杆与蜗轮正向旋转的齿面啮合,... 详细信息

针对间隙非线性对数控摆角铣头传动精度的影响,提出采用双电动机驱动双蜗轮蜗杆副的消隙方法,即控制一侧电动机的转角和两侧电动机的同步差来精确控制蜗轮蜗杆副的转角,进而控制主轴的摆角。消隙时,一侧蜗杆与蜗轮正向旋转的齿面啮合,另一侧蜗杆与蜗轮反向旋转的齿面啮合。工作时,一侧电动机驱动,另一侧电动机保持同步随动,避免因自锁产生干涉,从而消除主轴摆动的传动间隙,提高了主轴的摆动精度。通过建立消隙机构的数学模型并进行仿真实验,验证了该消隙方法的有效性和可行性。

关键词：摆角铣头双电动机驱动双蜗轮蜗杆副消隙同步差

重载摆角铣头摆动系统刚度调整及动态特性研究

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重载摆角铣头摆动系统刚度调整及动态特性研究

作者：杨慎腾北京工业大学

学位级别：硕士

重载摆角铣头为五轴联动数控机床的关键功能部件，摆角铣头主轴系统的结构复杂，其动静态特性对机床加工精度具有很大的影响。重载摆角铣头摆动链是摆角铣头主轴系统关键环节，为五级齿轮传动系统。该摆动链系统的性能研究对五轴联动机... 详细信息

重载摆角铣头为五轴联动数控机床的关键功能部件，摆角铣头主轴系统的结构复杂，其动静态特性对机床加工精度具有很大的影响。重载摆角铣头摆动链是摆角铣头主轴系统关键环节，为五级齿轮传动系统。该摆动链系统的性能研究对五轴联动机械数控机床性能的提高意义重大。课题通过计算单个齿轮和齿轮基体的变形，根据啮合理论得到齿轮在啮合的过程中的扭转啮合刚度，建立优化数学模型，通过调整优化，使得传动的刚度变化趋于稳定，并通过ADAMS仿真对调整方案进行验证;同时根据齿轮传动的特点，进行转动惯量，传动轴的扭转刚度和齿轮啮合刚度的计算，计算得到传动系统的固有频率;为了进一步对摆动系统的特性进行研究，对传动进行非线性建模，并讨论了间隙、阻尼和内部激励对齿轮特性的各种因素对系统的影响;并同时运用ADAMS对摆动系统的特性进行了探究。详细内容如下：（1）计算了单个齿和齿轮基体的变形，将两者的变形进行叠加，根据齿轮啮合的原理，得到齿轮啮合刚度时域的变化情形，同时建立了两级齿轮传动的优化模型，通过ADAMS的验证，证明了优化模型的有效性，根据优化模型的修改，使得系统传动性能有了一定的提高;（2）利用集中参数法建立了传动系统扭转振动模型，通过系统中各个参量的计算，得到了系统的扭转振动的频率和振型;同时与系统自身的啮合频率相对照，得到系统工作时自身的啮合频率与扭转振动频率相异，对加工过程影响较小;（3）对系统进行非线性的特性研究，运用非线性建模方法，建立了系统非线性振动模型，通过数学的求解方法，得到了系统特性描述，讨论了间隙、阻尼和激励频率对系统参量的影响;（4）对系统进行了模拟仿真，通过运用ADAMS仿真软件，对系统整体的性能进行了仿真;得到了不同情形下的系统在虚拟样机下的各种特性，并和数值计算进行了对比。

关键词：摆角铣头动态特性调整齿轮

直驱式A/C轴双摆角铣头热特性分析与实验研究

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直驱式A/C轴双摆角铣头热特性分析与实验研究

作者：李洋哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

直驱式A/C轴双摆角铣头(简称摆角铣头)是数控机床的核心部件,多用来加工大型复杂曲面,体现了高端装备制造水平。摆角铣头内部热源众多,工况下受多个热源综合影响,使其内部形成非均匀温度场,导致各部件产生不同的温升,进而产生不同程度... 详细信息

直驱式A/C轴双摆角铣头(简称摆角铣头)是数控机床的核心部件,多用来加工大型复杂曲面,体现了高端装备制造水平。摆角铣头内部热源众多,工况下受多个热源综合影响,使其内部形成非均匀温度场,导致各部件产生不同的温升,进而产生不同程度的热变形,最终影响机床加工精度。摆角铣头热耦合关系复杂,冷却条件有限,提高摆角铣头加工精度成为比较棘手的难题,因此研究其热态特性对减小热误差尤为重要。本文以宁波某公司研发的摆角铣头为研究对象,结合有限元仿真软件进行稳态热和瞬态热分析;搭建温升实验分析工况下温度与热误差间变化规律;建立冷却水最佳流速数值模型,并进行热误差实验验证模型的准确性。介绍摆角铣头基本结构组成、基本参数和热误差源。在此基础上,对摆角铣头热态性能着重分析,包括各热源的生热量和零件间的对流换热系数,为有限元仿真设定热边界条件奠定基础。建立摆角铣头热弹性理论模型,对摆角铣头各热源对热位移影响程度进行探讨,为后续实验布置和企业改进结构提供参考。基于摆角铣头热态性能进行有限元仿真分析。首先建立并简化摆角铣头三维模型,确定材料参数和网格划分形式,设置热边界条件求解稳态热和瞬态热结果。通过解读温度场和热变形场云图,分析出各部位发热严重的原因和导致电主轴鼻端热位移较大的因素,得到热位移与温度间的变化规律。基于有限元结果和热弹性数值分析结果确定温度和位移检测位置,搭建温升实验平台,采集温度和热位移数据并绘制数据图像。对结果进行讨论,讨论热位移和温度达到热平衡时间,并将实验结果与仿真结果对比,验证有限元仿真的准确性。为满足加工精度标准,进行热误差抑制实验。采用K-means++算法优选温度敏感点,后续实验中对该点冷却。提出两种冷却策略,通过实验选出最佳冷却策略。冷却水流速对冷却效果显著,故建立冷却水流速数值分析模型,求解出冷却水最佳流速v。为验证结论的准确性,设置五种流速进行冷却抑制,为企业改进冷却结构、选取冷却水流速参数提供理论依据。

关键词：摆角铣头热态特性分析有限元仿真冷却策略冷却水流速

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大扭矩摆角铣头现状分析和优化改进

金属加工（冷加工） 2022年第1期 47-51页

作者：韩庆元谢文洪刘思远齐波北京航臻科技有限公司北京100088

通过对大扭矩摆角铣头的现状进行分析,结合用户实际需求和典型加工对象的工艺特点,对AB铣头摆角结构、主轴结构设计进行了优化改进,研制出高性能的AB摆角铣头,经过测试和实际加工验证,满足典型零件的加工需求。

关键词：大扭矩摆角铣头机械主轴