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动力刀架刀盘结构参数优化

组合机床与自动化加工技术 2011年第4期 82-85,90页

作者：卢晓红贾振元张智聪于小艳大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024 大连高金数控集团有限公司辽宁大连116620

合理的刀盘结构参数可以有效解决锁刀刚性和刀盘尺寸惯性的矛盾。根据刀盘的结构参数优化设计要求和特点,通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定,建立了刀盘的结构模型,实现了刀盘的结构参数优化,达到了刀盘质量最轻(体积最小)... 详细信息

合理的刀盘结构参数可以有效解决锁刀刚性和刀盘尺寸惯性的矛盾。根据刀盘的结构参数优化设计要求和特点,通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定,建立了刀盘的结构模型,实现了刀盘的结构参数优化,达到了刀盘质量最轻(体积最小)的优化目的。探讨了利用MATLAB软件优化工具箱中的fmincon函数解决多约束非线性优化问题的基本思路和计算方法。为了对刀盘的结构参数优化结果进行验证,对优化后的刀盘进行了有限元静态特性分析及动态特性分析,仿真结果证实了刀盘结构的合理性,优化结果应用于大连高金数控集团有限公司刀架产品的实际加工。

关键词：动力刀架结构参数 Matlab 有限元 SQP

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动力刀架的动力刀座接口研究

机械设计与制造 2010年第12期 124-125页

作者：马仕龙李兆维刘春时沈阳机床(集团)设计研究院有限公司沈阳110142

着重研究动力刀架与动力刀座结合的接口问题,其中包括刀座的动力传动接口和动力刀座在刀架上的固定接口两部分。以便使用动力刀架和选用动力刀座的客户能够较为深入的了解不同接口的特性。

关键词：动力刀架接口问题动力传动客户固定

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动力刀架振动检测系统关键技术研究

组合机床与自动化加工技术 2012年第4期 57-59页

作者：张智聪卢晓红王福吉贾旭大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

目前,动力刀架振动测试方法的缺失及不完善严重制约了数控车床及车铣复合加工中心行业的发展。鉴于此,开发了基于虚拟仪器平台LabVIEW的三向振动检测系统。系统以三轴加速度传感器为传感器件检测刀架振动信息,采集到的信号经信号调理仪... 详细信息

目前,动力刀架振动测试方法的缺失及不完善严重制约了数控车床及车铣复合加工中心行业的发展。鉴于此,开发了基于虚拟仪器平台LabVIEW的三向振动检测系统。系统以三轴加速度传感器为传感器件检测刀架振动信息,采集到的信号经信号调理仪放大和调整,提高系统抗干扰性;通过对采集的振动信号进行频谱变换和频率信息的分析,可探究刀架振动原因进而采取相应措施有效减小振动;最后采集到的数据利用报表生成功能进行存储。

关键词：动力刀架振动测试频谱分析 LabVIEW

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动力刀架结构参数优化及综合性能检测研究

动力刀架结构参数优化及综合性能检测研究

作者：贾德峰大连理工大学

学位级别：硕士

刀架是数控车床及车铣复合加工中心的关键功能部件,可实现数控车床及车铣复合加工中心的刀具储备、自动交换和夹持刀具进行切削等功能。当前,数控机床正在向高速、高效、高精度、复合化方向发展。作为关键功能部件,高性能的数控动力刀... 详细信息

刀架是数控车床及车铣复合加工中心的关键功能部件,可实现数控车床及车铣复合加工中心的刀具储备、自动交换和夹持刀具进行切削等功能。当前,数控机床正在向高速、高效、高精度、复合化方向发展。作为关键功能部件,高性能的数控动力刀架对提高机床整体性能、可靠性、稳定性和效率有重要意义。通过对国内外大量刀架资料的研究分析表明,刀架刀盘结构参数是影响刀架性能的关键因素之一,综合性能检测方法是检测刀架性能的重要手段,因此,本文进行了刀架刀盘结构参数优化研究和刀架综合性能检测研究。刀盘作为刀架的重要组成部分,其结构参数对刀架整体的性能影响至关重要。通过查阅大量的参考文献,针对刀盘存在的尺寸惯性和锁刀刚性问题,以中心高80mm的圆形刀盘为例,以刀盘质量最轻(体积最小)为优化目标对其结构参数进行优化,利用序列二次规划算法对优化目标函数进行求解,完成了对刀盘关键结构参数的优化。为了验证优化结果是否可靠,通过有限元方法对刀架整体进行静态特性分析和动态特性分析,分析结果表明,优化后的刀架具有较好的静态特性和动态特性,验证了提出的优化方法可行,解决了刀盘尺寸惯性问题。本文提出的结构优化方法适用于其它形状刀盘的优化。优化后的刀盘已被大连高金数控集团有限公司投产应用。精确的检测手段及完善的试验平台是进一步研究产品性能和保证产品质量的前提。鉴于此,结合相关国家标准和实际生产需要,本文提出了一套动力刀架综合性能检测技术方案,研究动力刀架在高速运转情况下的分度定位精度、振动、温升、Y轴位移、噪声等性能指标的动态检测方法及综合性能检测关键技术。根据刀架检测需求,确定了搭建综合性能检测平台的基本要求、总体方案、总体功能、硬件整体结构和软件开发模式等;通过对各待测参量的测试原理及方法的研究,确定了各测试分系统所需的仪器设备,实现对相应信号的检测;利用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发测量软件,开发了基于LabVIEW的数据采集测量软件,实现了参数设置、数据显示、数据采集等功能,完成了数据采集软件的调试,为刀架综合性能检测实验研究奠定了基础。

关键词：动力刀架刀盘结构参数优化综合性能

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动力刀架动力学特性分析与优化研究

动力刀架动力学特性分析与优化研究

作者：李伟东南大学

学位级别：硕士

动力刀架是高档数控机床的核心功能部件,其技术含量高,加工难度大,长期以来一直被国外企业所垄断。高速、平稳和可靠运行是制约国内动力刀架发展的关键技术难题。本文旨在通过动力学特性分析与结构优化研究,改善动力刀架的动力学特性,... 详细信息

动力刀架是高档数控机床的核心功能部件,其技术含量高,加工难度大,长期以来一直被国外企业所垄断。高速、平稳和可靠运行是制约国内动力刀架发展的关键技术难题。本文旨在通过动力学特性分析与结构优化研究,改善动力刀架的动力学特性,提高动力传动系统的抗振能力,减小载荷冲击,为设计动力刀架提供相关数据和理论依据。论文的主要内容如下：(1)建立了动力刀架模态分析有限元模型,分析其模态特性,从而找到刀架的刚度薄弱环节,并提出改进措施。(2)在考虑高速齿轮传动特性的前提下,校核了齿轮的齿面接触疲劳强度和弯曲强度。建立了齿轮的三维有限元模型,对模型进行瞬态动力学仿真,分析了应力分布规律。探讨了模数、压力角、摩擦系数、齿宽比等参数对齿轮传动特性的影响。(3)计算了齿轮和轴承的刚度,并基于均值刚度对系统的固有特性进行了研究,提出了改善动力传动系统固有特性的方法。(4)建立了动力刀架刀具转动工况的刚柔耦合模型,考虑刀架的弹性和轴承刚度,分析了齿轮传动系统的动力学特性。建立了动力刀架转位工况的刚柔耦合模型,分析了空载、满载和偏载等情况下的力学特性,并给出了一种刀架合理使用的建议。(5)建立了刀盘的结构参数数学模型,通过轻量化设计,在保证一定刚度的前提下有效减小了刀盘质量。

关键词：动力刀架动力学特性减振降噪结构优化

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动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化

动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化

作者：耿垭洲东南大学

学位级别：硕士

数控机床技术的日臻完善,带动了数控动力刀架技术朝着高速、高精、高复合化的方向发展。动力刀架的结构复杂、技术含量高、制造难度大,核心技术一直被国外企业垄断。齿轮传动系统是动力刀架高速、稳定、可靠运行的关键机构,其动态性能... 详细信息

数控机床技术的日臻完善,带动了数控动力刀架技术朝着高速、高精、高复合化的方向发展。动力刀架的结构复杂、技术含量高、制造难度大,核心技术一直被国外企业垄断。齿轮传动系统是动力刀架高速、稳定、可靠运行的关键机构,其动态性能和可靠性水平直接影响刀架的运行稳定性和工作效率。在产品研发过程中,可靠性水平是衡量齿轮系统及刀架整体性能至关重要的技术指标。因此,基于可靠性理论体系来研究动力刀架齿轮传动系统,以提高动力刀架整体性能,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以某新型数控动力刀架齿轮传动系统为研究对象,该齿轮传动系统由多级惰轮构成,这种传动方式在学术研究和实际工程应用中并不常见。本文基于齿轮动力学理论和可靠性理论,对该惰轮传动系统进行了传动误差计算、多体动力学分析、固有特性分析、齿轮系统可靠性分析与优化。论文主要内容如下:(1)分析齿轮系统振动产生机理,综合考虑齿轮各项误差的随机性,计算了轮齿啮合综合误差;建立各级齿轮副有限元模型,根据扭转啮合刚度理论,计算了轮齿受载变形误差,从而得到动力刀架齿轮传动系统的最大传动误差。(2)建立齿轮系统多体动力学模型,分析了齿轮系统激励等因素对齿轮系统振动响应的影响;提取动力输出轮振动响应,集成ADAMS和MATLAB,建立ISIGHT可靠性分析平台;以动力输出轮质心振动位移为评估指标,分析和计算齿轮系统的可靠度。(3)针对高速齿轮的齿面接触疲劳失效问题,结合齿轮啮合应力分布规律,根据机械可靠性设计方法,定量地给出齿面接触疲劳的可靠性指标,以此来确保齿轮啮合的可靠性,并提出优化方案。(4)基于均值啮合刚度,分析了齿轮系统的固有特性及常用工作转速下可能存在的共振情况。建立齿轮系统随机参数与频率响应之间的代理模型,通过灵敏度分析识别各系统参数对固有频率的影响关系;利用Monte Carlo法计算不同激励频率下齿轮系统的共振可靠度,为齿轮系统的优化提供理论依据和参考。(5)针对动力刀架齿轮系统在常用工作转速下可能存在的共振问题,采用多目标粒子群优化方法,对齿轮系统各阶次固有频率进行优化,使系统在激励频率下避免共振。

关键词：动力刀架齿轮传动系统可靠性分析动力学特性结构优化

基于LabVIEW的动力刀架综合性能测试系统的研发

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组合机床与自动化加工技术 2010年第9期 39-43,47页

作者：卢晓红贾振元吕元哲贾德峰大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

动力刀架是数控车床及车铣复合加工中心上的关键功能部件之一,直接影响机床的切削性能和切削效率。目前,国内关于动力刀架综合性能测试方面的研究还不完善,严重制约了数控车床及车铣复合加工中心行业的发展。鉴于此,文章通过研究动力刀... 详细信息

动力刀架是数控车床及车铣复合加工中心上的关键功能部件之一,直接影响机床的切削性能和切削效率。目前,国内关于动力刀架综合性能测试方面的研究还不完善,严重制约了数控车床及车铣复合加工中心行业的发展。鉴于此,文章通过研究动力刀架在运转情况下的定位精度、加速度、速度、温升、微位移、噪声和扭矩等性能指标的动态检测方法以及综合性能检测关键技术,提出了一套动力刀架综合性能测试技术方案,研发了动力刀架性能测试系统。并利用虚拟仪器开发平台LabVIEW实现了数据采集、数据处理、数据回放、数据存储和生成报告等功能。最后,利用模拟多路数采集信号和MAX硬件管理软件进行虚拟仿真测试,结果表明测试系统功能正常,运行结果良好。

关键词：动力刀架综合性能测试虚拟仪器 Labview

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双伺服动力刀架刀盘优化设计及分析

南京工业大学学报（自然科学版） 2019年第2期41卷 187-193页

作者：杨果王华臧克宝刘青春南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211800 烟台环球机床装备股份有限公司山东烟台264002

为提高AK33125动力刀架刀盘的动静态特性,对其进行多目标优化设计。利用ABAQUS对原刀盘进行静力学及动力学分析,通过静态加载试验可得实际弹性变形量与仿真结果误差为7. 5%,表明所建有限元模型合理。基于正交试验方法改变刀盘结构参数进... 详细信息

为提高AK33125动力刀架刀盘的动静态特性,对其进行多目标优化设计。利用ABAQUS对原刀盘进行静力学及动力学分析,通过静态加载试验可得实际弹性变形量与仿真结果误差为7. 5%,表明所建有限元模型合理。基于正交试验方法改变刀盘结构参数进行9次仿真分析,提取刀盘的最大弹性变形量,建立其与刀盘相关结构参数的数学模型,并利用MATLAB优化工具箱在质量驱动下,对刀盘进行结构参数优化。对优化后刀盘动静态特性分析,刀盘的最大弹性变形减小了9. 43%,一阶固有频率增大了48. 39%,质量减少了26. 77%,表明了对动力刀架刀盘优化的合理性,并为相关结构的优化设计提供一定的理论参考。

关键词：动力刀架刀盘优化设计有限元

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基于直驱摆头动力刀架的机电耦合分析研究

机械设计与制造 2013年第3期 143-145页

作者：谢黎明徐萌莉靳岚兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

直驱摆头动力刀架系统是动梁无滑枕立式铣车复合加工中心的关键技术之一,该系统采用先进的直驱技术代替了传统的传动方式,直驱技术虽然有效的增高了机械的效率,但功率损耗和电气损耗也随之提高。针对动力刀架系统,通过"机械机构、控制... 详细信息

直驱摆头动力刀架系统是动梁无滑枕立式铣车复合加工中心的关键技术之一,该系统采用先进的直驱技术代替了传统的传动方式,直驱技术虽然有效的增高了机械的效率,但功率损耗和电气损耗也随之提高。针对动力刀架系统,通过"机械机构、控制系统、切削过程"三方面的耦合计算,提出了一种采用功能转换原理进行机电耦合系统分析的方法,得出直驱摆头动力刀架系统的最佳机电耦合系数。有效地增强系统的稳定性,提高摆头刀架的加工精度,并在一定程度上优化了系统。

关键词：机电耦合动力刀架直驱摆头力矩电机