国家重点基础研究发展计划(2009CB724407)
- 作品数：18 被引量：199H指数：9
- 相关作者：赵万华张俊刘辉杨晓君程瑶更多>>
- 相关机构：西安交通大学沈阳机床（集团）有限责任公司更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：机械工程金属学及工艺自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 面向动态特性快速求解的铣刀等效建模方法被引量：5
- 2013年
- 刀具动态特性的求解是子结构方法获取机床整机动态特性的一个组成环节。为快速获取铣刀的频响特性,将其分成刀杆和刀齿两部分,分别基于等质量、等截面积以及等刚度的原则将刀齿等效为均匀直径梁,并与刀杆一起采用Timoshenko梁单元快速求解出其频率响应分量,最后利用子结构方法将二者进行耦合得到铣刀整体的频响特性。分析了刀齿截面惯性矩、刀齿螺旋角、刀齿长度占总长百分比和铣刀长度与直径比值等4个因素对3种等效方法所引起的相对误差变化规律,并根据此规律解释了铣刀A,B,C采用等刚度法计算精度最高,而铣刀D采用等质量法计算精度最高的原因。与三维谐响应计算相比,铣刀的等效建模对于其频响特性的获取能节约数百倍时间,并具有较好的精度。
- 张俊黄保华赵万华刘春时卢秉恒
- 关键词：铣刀动态特性频响函数子结构
- 轨迹误差建模的多轴联动机床轮廓误差补偿技术被引量：16
- 2012年
- 为了提高数控机床多轴联动加工精度,减小由传动机构和运动部件质量、刚度、阻尼及摩擦等因素造成的轮廓误差,针对交叉耦合控制参数难以选择及容易使系统不稳定的问题,提出了一种针对多轴联动机床进行运动轨迹误差建模和补偿的方法.该方法通过测量机床的典型实际联动轨迹,来建立轮廓误差模型,实现了加工过程轮廓误差的实时估算和补偿.通过对x、y轴工作台的联动轮廓误差建模和补偿实验,证明此方法可以显著减小圆弧及曲率连续变化曲线轨迹的加工误差,从而提高了在高速条件下的数控机床多轴联动的加工精度.
- 李学伟赵万华卢秉恒
- 关键词：误差补偿多轴联动
- 基于误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法被引量：5
- 2014年
- 为了减小由于进给系统动态特性造成的多轴联动加工轮廓误差,提出了一种基于轮廓误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法。首先建立了关于轨迹曲率、加工速率及进给系统动态特性参数的轮廓误差模型;然后根据读取的插补数据,利用轮廓误差模型实时预测三轴联动加工过程中的轮廓误差补偿向量并对加工轨迹指令进行补偿;最后通过对圆、变曲率和螺旋线轨迹的MATLAB仿真和机床加工实验,证明该补偿方法将轮廓误差减小了85%以上,可显著提高数控机床加工精度。
- 李学伟赵万华卢秉恒
- 关键词：多轴联动误差补偿动态特性
- 基于广义加工空间概念的机床动态特性分析被引量：44
- 2010年
- 针对研究机床在广义加工空间中动态特性的变化规律,提出机床广义模态和广义刚度场的概念。采用有限元法建立三轴龙门机床和四轴立式机床的动力学模型,通过动力学模型修正的方法在整个加工空间进行模态分析和动力响应分析,分别建立广义模态函数和广义刚度场函数。通过对3轴机床广义模态函数分析,得到了机床前5阶固有频率在整个加工空间中的变化规律,可以看出,固有频率在加工过程中变化最大可达25%,广义模态为机床性能的优化提供完整的模态信息。通过对4轴联动机床广义动刚度场函数的分析得出,机床在此频率下的刀具最优姿态,在另一频率下刚度可能就不是最佳,从而为优化机床的加工工艺,提高机床加工精度提供理论支持。
- 刘海涛赵万华
- 关键词：动态刚度
- 一种多轴联动加工轮廓误差的向量计算方法被引量：8
- 2014年
- 针对进给系统动态特性造成的轮廓误差,提出了一种多轴联动加工轮廓误差的向量计算方法,该方法通过实时读取数控机床的位置反馈和插补器的输入数据,实时精确计算数控机床加工过程中的轮廓误差向量。通过直线、圆和抛物线的Matlab三轴联动加工仿真对该方法进行了验证,结果表明,该轮廓误差的向量计算方法能够简单准确地计算多轴联动加工过程中由于进给系统动态特性造成的轮廓误差向量,该误差向量可用于评价数控机床多轴联动加工精度和提供误差补偿的参考数据。
- 李学伟赵万华卢炳恒
- 关键词：误差补偿多轴联动进给系统
- 一种直线电机驱动的超高速五轴立式铣床的设计
- 2013年
- 随着我国航空、航天和模具等行业的不断发展和进步,其对机床加工速度和精度的要求也越来越高,而采购国外高速高精机床,价格昂贵并且还时常受到进口限制,由此可见开发具有自主知识产权的高速高精机床已迫在眉睫。介绍了一种直线电机驱动的超高速五轴立式铣床的结构、主要技术参数,详细介绍了机床主要部件的结构和特点。
- 王亮张伟侯延星
- 关键词：直线电机超高速立式铣床
- 螺钉连接固定结合面匹配设计研究被引量：9
- 2013年
- 为改善机床固定结合面的实际接触状态,对螺钉结合面压强分布的影响参数及影响规律进行了研究。通过建立的单螺钉连接结合面接触分析模型,获得了结合面的接触压强分布。通过改变结合面的设计参数,来实现螺钉有效影响半径、有效连接区域的最大化,得到了被连接件厚度与螺钉直径的匹配关系,以及相邻螺钉的最大间距。采用压强沿连接孔径向的高斯型分布曲线,对结合面压强分布规律进行了参数化表征和分析,分析结果表明:预紧力的增大可使压强值呈线性增大,但不改变压强分布趋势及分布范围;被连接件厚度的增加使压强分布由集中向均化分布过渡,但效果则逐步减弱;当螺钉直径增大时,结合面压强分布半径增大,当径向距离为螺钉直径的0.8倍时,压强最大。
- 王磊杜瑞金涛刘海涛牛敬赵万华
- 关键词：有效影响半径
- 考虑模态特性的高速机床进给系统刚度匹配研究被引量：8
- 2014年
- 为了得到进给系统的最优动态特性,建立了进给系统的动力学模型。采用有限元法对高速机床进给系统的部件与结合面进行刚度设计,通过分析进给系统的振动形式,找出了在各种因素下系统模态参数的变化规律,以工作台的结构设计为例,进行了合理的刚度匹配。进给系统在低频段沿进给方向振动,最显著的影响因素是工作台的质量、丝杠-螺母副接触刚度、轴承副接触刚度和丝杠自身的拉压刚度,当系统沿垂直于工作台的方向振动时,受导轨-滑块结合面刚度的影响较大。在不同导轨、滑块跨距组合参数下,对系统模态的特性变化规律进行了分析,当滑块跨距为400mm、导轨跨距为300mm时,系统模态为最优分布。研究表明,该刚度匹配设计方法可使工作台的质量减小10%,进给系统的1阶固有频率提高9%,从而验证了该方法的准确性。
- 刘海涛王磊赵万华
- 关键词：高速机床模态特性进给系统
- 动梁式龙门机床双驱动态不同步误差补偿研究被引量：8
- 2012年
- 针对动梁式龙门机床双驱动系统广泛存在的双驱不同步问题,测量并设计补偿控制器以补偿双驱动态不同步误差。首先规划了S形加减速曲线输入,利用光栅尺反馈测量出系统的不同步误差。然后设计了动态不同步误差补偿控制器,采用PID控制算法,实现了对双驱两同步轴动态不同步误差的补偿,其中PID控制算法的参数通过稳定边界法确定。最后,在DK-1200动梁式龙门数控机床上进行了实验,实验结果验证了该补偿控制器的有效性。
- 程瑶赵万华李玉霞杨清宇
- 关键词：双驱动
- 基于结合面的机床摄动分析及优化设计被引量：7
- 2010年
- 从简单结构的动力学本构出发,采用摄动理论对基于结合面的机床整机动力学特性进行了分析,指出了结合面的参数变化对整体质量、刚度和阻尼矩阵的影响.通过对比摄动前后刚度和阻尼矩阵的变化,阐述了在整体刚度矩阵摄动下机床动态性能的变化规律,并对动梁式龙门机床进行了特征值的灵敏度分析和定量化动态优化设计,指出了4个结合面刚度对机床固有频率的影响程度,获得了将机床第1阶固有频率从29 Hz提高到35 Hz所需的导轨结合面的确定刚度值.有限元仿真结果表明,特征值一阶摄动法的误差在5%以内,从而为机床结合面的定量化设计提供了理论依据.
- 刘海涛赵万华
- 关键词：摄动结合面
