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五轴数控机床进给系统动态误差影响因素分析

中国机械 2023年第9期 83-86页

作者：李享通用技术集团机床工程研究院有限公司沈阳分公司

数控机床可以代表我国精密制造水平，其精度与可靠性可以决定零件质量与安全性。提高对数控机床精确度的关注度，对推动我国制造业发展有着非常大的帮助。而进给系统动态误差可以决定数控机床加工精度，不同因素会对进给系统动态误差产... 详细信息

数控机床可以代表我国精密制造水平，其精度与可靠性可以决定零件质量与安全性。提高对数控机床精确度的关注度，对推动我国制造业发展有着非常大的帮助。而进给系统动态误差可以决定数控机床加工精度，不同因素会对进给系统动态误差产生影响。五轴数控机床科技含量高、精准度高，主要用于完成复杂曲面加工，在我国高精尖行业中占有举足轻重的地位。因此本文以五轴数控机床为研究对象，对其进给系统动态误差影响因素展开详细分析，为从业人员开展机床检测与调整提供参考意见。

关键词：五轴数控机床进给系统动态误差影响因素

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数控机床进给系统机械刚度的闭环参数辨识

中国机械工程 2013年第14期24卷 1868-1872页

作者：陈光胜李郝林林献坤上海理工大学上海200093

对于高速高精度机床,进给系统机械刚度是影响机床动态特性的重要参数。以采用商用数控系统的机床为研究对象,提出了机械刚度闭环辨识的新方法。针对移动工作台机械系统的二阶系统模型,推导出全闭环条件下的刚度辨识递推公式,通过输入二... 详细信息

对于高速高精度机床,进给系统机械刚度是影响机床动态特性的重要参数。以采用商用数控系统的机床为研究对象,提出了机械刚度闭环辨识的新方法。针对移动工作台机械系统的二阶系统模型,推导出全闭环条件下的刚度辨识递推公式,通过输入二次位移曲线实现系统的持续有效激励。为验证提出的机械刚度辨识方法的有效性,进行了仿真和实验,结果表明,提出的刚度闭环辨识方法不受数控系统的开放性限制,方法简便、有效,适合生产现场。

关键词：高速、高精度进给系统机械刚度辨识

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数控机床进给系统热特性分析

机械工程与自动化 2023年第5期 30-32页

作者：李帅杨赫然孙兴伟董祉序刘寅沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室辽宁沈阳110870

为探究数控机床进给系统中部分关键结构的温度分布规律,对i5M1.4钻攻加工中心的滚珠丝杠进给系统进行了有限元仿真,对i5M1.4滚珠丝杠的温度场、热变形场的分布情况进行了分析。仿真分析结果表明:随着温度的增加,i5M1.4滚珠丝杠的热变形... 详细信息

为探究数控机床进给系统中部分关键结构的温度分布规律,对i5M1.4钻攻加工中心的滚珠丝杠进给系统进行了有限元仿真,对i5M1.4滚珠丝杠的温度场、热变形场的分布情况进行了分析。仿真分析结果表明:随着温度的增加,i5M1.4滚珠丝杠的热变形增大且热变形呈线性增长。通过对i5M1.4钻攻加工中心热特性仿真实验,能较好地了解机床中温度场和变形场的分布情况,为机床进给系统热特性分析、提高机床的加工精度提供理论指导。

关键词：热特性分析数控机床进给系统

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数控机床进给系统传动消隙结构分析

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2022年第5期 165-168页

作者：丛兴通用技术集团大连机床有限责任公司辽宁大连116000

数控机床在目前的工业生产实践中有着非常普遍的应用,且数控机床会影响到工业生产的稳定和质量,因此对工业生产实践中的数控机床应用做分析与讨论便有了突出的现实价值。分析研究数控机床的具体应用,其运行状态等会受自身结构的影响,所... 详细信息

数控机床在目前的工业生产实践中有着非常普遍的应用,且数控机床会影响到工业生产的稳定和质量,因此对工业生产实践中的数控机床应用做分析与讨论便有了突出的现实价值。分析研究数控机床的具体应用,其运行状态等会受自身结构的影响,所以对数控机床各组成结构进行分析讨论,并对结构的运行特点与注意事项等进行强调有突出现实意义。文章对数控机床进给系统传动消隙结构进行分析与讨论,旨在为数控机床的实际应用提供指导。

关键词：数控机床进给系统消隙结构

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进给系统爬行对沟道磨床精度的影响研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2021年第5期44卷 602-606页

作者：梁兵兵王勇赵小勇朱嘉敏金平周庆成合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009 安徽力成机械装备有限公司安徽池州247100

文章以QMB125球笼沟道磨床的伺服进给系统为研究对象,建立了伺服进给系统的数学模型,分析了进给系统产生爬行的机理;通过大量的运动学仿真,获得了进给速度,工作台质量,系统阻尼,系统刚度及静、动摩擦因数之差等参数对进给系统爬行的影... 详细信息

文章以QMB125球笼沟道磨床的伺服进给系统为研究对象,建立了伺服进给系统的数学模型,分析了进给系统产生爬行的机理;通过大量的运动学仿真,获得了进给速度,工作台质量,系统阻尼,系统刚度及静、动摩擦因数之差等参数对进给系统爬行的影响规律;在仿真基础上对各影响因素进行了正交试验分析,得到了各因素之间的耦合关系;依据正交试验分析结果,给出抑制爬行提高磨床精度的最优水平组合。

关键词：进给系统沟道磨床爬行磨床精度正交试验

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进给系统预紧对动态特性影响规律的研究

进给系统预紧对动态特性影响规律的研究

作者：李宝宇天津大学

学位级别：硕士

进给系统作为数控机床的关键性组成,其响应特性的好坏直接决定了数控机床的加工精度与切削效率。滚珠丝杠和滚动轴承作为数控机床进给系统的关键功能部件,其预载荷在很大程度上决定了滚珠丝杠副系统的刚性和定位精度,进而影响数控机床... 详细信息

进给系统作为数控机床的关键性组成,其响应特性的好坏直接决定了数控机床的加工精度与切削效率。滚珠丝杠和滚动轴承作为数控机床进给系统的关键功能部件,其预载荷在很大程度上决定了滚珠丝杠副系统的刚性和定位精度,进而影响数控机床的加工精度及效率。基于进给系统动态特性试验和进给系统机电耦合仿真分析相结合的方法,能够完整的描述进给系统滚珠丝杠预紧对进给系统动态特性的影响规律。本文以仿真分析和试验相结合的方法,系统研究预紧力对进给系统动态性能的影响规律,主要研究内容如下:在系统归纳总结进给系统驱动单元的预紧方法基础上,以进给系统试验台为对象,通过理论分析,研究了螺母预紧及轴承预紧对进给传动刚度的影响规律。提出量化的进给系统动态性能多指标综合评价方法,建立了进给系统机电耦合动力学模型,通过仿真分析及试验,验证了机电耦合动力学模型的有效性。以进给试验台为研究对象,通过仿真分析,系统研究了轴承及螺母预紧对进给系统动态性能的影响规律,得到了最佳的轴承及螺母副预载荷施加范围,为进给系统装配及动态性能提升提供了理论依据。在上述工作基础上,以一台高精度卧式加工中心为实例,基于模态缩减法建立了该机床的进给系统机电耦合动力学模型,通过仿真分析,得到了最佳的滚珠丝杠螺母副预紧范围和轴承预紧范围,为该机床进给驱动单元的安装及调整奠定了基础。

关键词：进给系统进给驱动单元预载荷机电耦合动态性能

进给系统动态误差影响因素分析及优化方法研究

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进给系统动态误差影响因素分析及优化方法研究

作者：罗茹楠天津大学

学位级别：硕士

高速度、高加速度、高精度已成为高档数控机床主要的发展方向。进给系统作为实现机床空间运动的核心功能部件,其动态误差是决定数控机床加工精度的关键因素。明晰机械和控制系统参数及两者之间耦合作用对进给系统动态误差的影响是当前... 详细信息

高速度、高加速度、高精度已成为高档数控机床主要的发展方向。进给系统作为实现机床空间运动的核心功能部件,其动态误差是决定数控机床加工精度的关键因素。明晰机械和控制系统参数及两者之间耦合作用对进给系统动态误差的影响是当前面临的重要课题。本文以进给系统机电-刚柔耦合动力学模型为载体,开展进给系统动态误差影响因素分析及优化方法研究,主要包括以下几个方面:基于模态缩法和集中参数法,考虑进给系统传动件结合面间刚度和滚珠丝杠柔性特征,建立机械系统刚柔耦合模型;基于矢量控制的方法,采用全闭环三环控制结构,建立交流永磁同步电机控制系统模型;根据机械系统与控制系统的输入输出关系,建立进给系统机电-刚柔耦合动力学模型。基于进给系统机电-刚柔耦合动力学模型,通过分析典型信号的响应形式,拟定进给系统动态误差的评价指标。针对该评价指标,开展机械和伺服控制系统参数对进给系统动态误差的影响规律研究。通过仿真分析可知,丝杠导程、螺母副轴向刚度、支撑轴承轴向刚度等机械系统参数和位置环增益、速度环增益等伺服控制系统参数是造成单轴进给系统动态误差的主要影响因素。基于轮廓误差和跟随误差的理论关系,探究典型运动轨迹下轮廓误差的形成机理。在此基础上,着重分析速度、加速度、位置环增益等关键参数对双轴联动进给系统动态误差的影响规律,为改善进给系统联动精度提供理论依据。同时,考虑机械/控制系统一体化设计的思想,基于试验设计方法、响应面法、多目标优化算法,开展进给系统优化设计方法研究。本文建立了进给系统机电-刚柔耦合动力学模型,开展了进给系统动态误差影响因素及优化方法研究。研究成果可揭示进给系统动态误差的产生机理及作用机制,并为提高进给系统动态精度提供科学、有效的指导方案。

关键词：机电-刚柔耦合进给系统动态误差影响因素多目标优化

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进给系统刚度匹配及动力学特性分析

进给系统刚度匹配及动力学特性分析

作者：肖辉天津大学

学位级别：硕士

滚珠丝杠进给系统是数控机床的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到机床的定位精度和工件的加工精度。进给系统的刚度和动力学特性会对定位精度和切削稳定性产生重大影响，因此对于滚珠丝杠进给系统刚度匹配和动力学特性研究具有很高... 详细信息

滚珠丝杠进给系统是数控机床的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到机床的定位精度和工件的加工精度。进给系统的刚度和动力学特性会对定位精度和切削稳定性产生重大影响，因此对于滚珠丝杠进给系统刚度匹配和动力学特性研究具有很高的工程应用价值。本文以滚珠丝杠进给系统为研究对象，主要针对进给系统，从静刚度匹配、有限元建模与仿真分析、机电耦合动力学仿真分析和静刚度实验方法四个方面进行了研究，具体工作如下： (1)以赫兹接触理论和基本力学原理为基础，考虑到各环节刚度的串联关系，建立了进给系统静刚度模型。通过对该模型分析计算，得到了几何参数、预紧力、轴承支承形式等因素对进给系统静刚度的影响规律，结合实际工艺情况，提出了进给系统静刚度匹配的基本原则;考虑导轨滑块结合面刚度，建立了静力切削下的工件变形模型，得到了导轨跨距、滑块布置对于变形的影响规律。 (2)基于SAMCEF软件建立了某卧式加工中心Z轴滚珠丝杠进给系统的有限元模型。通过对进给系统进行模态分析及谐响应分析，得到了工作台材料属性、丝杠的直径及结合面刚度对于轴向振动固有频率的影响规律。 (3)以基本动力学理论为基础，建立了进给系统机电耦合的动力学模型，该模型在传统模型基础上考虑了进给系统沿丝杠方向刚度不等及非线性摩擦等因素，使之更加接近真实物理模型。通过SIMULINK软件对模型进行仿真分析，得到了机械结构参数和伺服系统增益对进给系统动力响应的影响规律。 (4)通过使用测力环、千分表、加载装置和相应的辅助工具，针对实际机床结构，提出一种进给系统静刚度测试方法，对某卧式加工中心Y轴进给系统多个轴向位置的静刚度进行了测试。实验数据与理论计算结果基本一致，证明了静刚度理论模型的有效性。

关键词：滚珠丝杠进给系统刚度匹配动力学建模

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滚珠丝杠进给系统轴向一阶固有频率量变规律

沈阳工业大学学报 2013年第1期35卷 58-62页

作者：王永强张承瑞翟鹏山东大学机械工程学院济南250061 山东大学威海分校机电与信息工程学院山东威海264209

为了定量分析高速机床进给系统部件参数对一阶固有频率的影响,将滚珠丝杠看作弹性杆件,运用拉格朗日方程建立了进给系统轴向运动的动力学模型;利用MATLAB软件对其固有频率进行了求解,给出了进给系统参数变化与轴向一阶固有频率的关系曲... 详细信息

为了定量分析高速机床进给系统部件参数对一阶固有频率的影响,将滚珠丝杠看作弹性杆件,运用拉格朗日方程建立了进给系统轴向运动的动力学模型;利用MATLAB软件对其固有频率进行了求解,给出了进给系统参数变化与轴向一阶固有频率的关系曲线.结合实例分析了工作台质量、各部件刚度变化对轴向一阶固有频率的影响,发现工作台质量和丝杠螺母刚度是轴向一阶固有频率的主要影响因素.计算结果表明,工作台质量减小10%,轴向一阶固有频率提高4.94%;丝杠螺母刚度提高10%,轴向一阶固有频率提高2.5%.

关键词：滚珠丝杠进给系统固有频率丝杠螺母刚度工作台质量拉格朗日方程动力学模型