【摘 要】
：
国产高端数控机床长期面临精度稳定性差的窘迫局面,热误差是影响数控机床加工精度稳定性的关键因素。直线进给轴热误差作为机床热误差的重要组成部分,不仅易导致单件加工精度超差,而且易导致批量加工精度波动。针对该问题,本文开展机床直线进给轴热误差预测和补偿技术研究,采用零件加工前的误差预测和零件加工过程的误差补偿两种手段,控制直线进给轴热误差对零件加工精度的影响。全文主要研究内容如下:（1）厘清直线进给轴热
【基金项目】
：
“高档数控机床与制造装备”国家科技重大专项课题,“面向航空发动机典型零部件制造的国产数控系统换脑工程”,2017ZX04011-013,执行年限:2017-2020年； 国家自然科学基金面上项目,“服役态下的机床进给轴热误差自适应补偿方法研究”,51775085,执行年限:2018-2021年； 辽宁省重大专项子课题,“五轴联动机
论文部分内容阅读
国产高端数控机床长期面临精度稳定性差的窘迫局面,热误差是影响数控机床加工精度稳定性的关键因素。直线进给轴热误差作为机床热误差的重要组成部分,不仅易导致单件加工精度超差,而且易导致批量加工精度波动。针对该问题,本文开展机床直线进给轴热误差预测和补偿技术研究,采用零件加工前的误差预测和零件加工过程的误差补偿两种手段,控制直线进给轴热误差对零件加工精度的影响。全文主要研究内容如下:（1）厘清直线进给轴热传导、对流换热和辐射换热机理,阐明半闭环直线进给轴和全闭环直线进给轴的热误差成因;依据半闭环和全闭环直线进给轴传热机理,分别建立热膨胀误差和原点热漂移误差模型,并研究直线进给轴热膨胀误差和原点热漂移误差测试方法以及热误差模型参数辨识方法。（2）提出基于数字孪生的数控机床热误差预测方法。将数字孪生技术与数控机床热误差模型,建立基于数字孪生的机床热误差预测架构,包括物理实体层、数据传输层、功能执行层和应用服务层,为机床热误差预测提供理论指导;基于Matlab平台,构建数控机床直线进给轴的数字孪生体;以典型工件加工为例,开展直线进给轴热误差预测,预测残差为-0.2μm～2.6μm。（3）依据数控系统的数据交互接口,研究外置式误差补偿器与三种国产数控系统的通讯技术。以X轴为例,阐明基于机床坐标原点偏置原理的误差补偿方法;利用蓝天数控系统的远程访问接口程序库,实现外置式误差补偿器与蓝天数控系统的读写通讯;利用科德数控系统通信服务开发接口,实现外置式误差补偿器与科德数控系统内核的读写通讯;利用华中数控系统的二次开发接口,实现外置式误差补偿器与华中8型数控系统下位机的读写通讯。（4）分别开发蓝天、科德和华中数控系统通讯模块,并封装直线进给轴热误差模型,完善数控机床热误差补偿系统的误差补偿功能;在实验室的立式加工中心上,开展直线进给轴热误差补偿试验;直线进给轴热误差补偿技术被应用于航发集团430厂的立式加工中心和航天科工三院31所的镗铣车复合加工中心。补偿后,机床直线进给轴热误差波动范围分别降低85.2%和61.2%,机床精度稳定性大幅提升。
其他文献
低周疲劳的存在一直都是工程实际中重点关注的对象,本文提出一种新的针对于低周疲劳寿命预测的方法,基于神经网络和局部应力应变法的模型,探究了对于低周疲劳寿命的预测方法的研究问题,并且提出了基于循环神经网络的低周疲劳寿命的预测模型。该模型针对过往理论应力集中系数计算的困难性,运用人工神经网络方法对常用标准件的理论应力集中系数进行预测,从对应力集中的影响因素开始分析得出输入特征,将理论应力集中系数处理成随
铝合金管材通常经过多道次挤压、轧制进行制备,经过复杂工序制备的铝合金管材形成了特定的微观组织与织构分布因而具有明显的面内各向异性。现有的管材各向异性测试方法主要有轴向拉伸试验、环向拉伸试验、自由胀形试验以及双轴可控加载试验等。上述方法只能测试管材主轴方向的各向异性与塑性流动特性,对于管材非主轴方向的力学性能目前无法直接测试。为解决上述难题,本文建立了管试样拉深测试方法,确定了拉深测试方法的步骤并设
滚动轴承是现代机械设备中一种重要的零部件,其质量和可靠性往往决定着整个机器的工作性能和寿命。轴承振动是反映轴承质量和性能的重要指标之一。有研究表明,波纹度是影响轴承振动的重要影响因素之一,它会导致轴承在运转时滚动体与内外圈滚道的接触载荷不断变化从而影响轴承振动。目前,很多轴承制造厂商将波纹度几何误差作为控制成品轴承振动性能的关键指标,但是波纹度对轴承振动特性的影响关系并不明确。因此,本文开展滚动轴
数控机床是国家装备制造业的基础装备和典型代表,车铣复合加工中心作为高精密数控机床,其加工精度和效率与机床本身的静态特性和动态特性相关,研究车铣复合加工中心的静动态性能有着重要的意义。本文以DTM-B70车铣复合加工中心为例,在有限元分析方法的基础上,建立车铣复合加工中心各支承件的性能评价指标,基于性能评价指标完成机床各结合面等效,分析机床的静态特性和动态特性,找到机床静动态特性下的薄弱支承件,对薄
Si Cp/Al复合材料物理力学性能优异,具有高的比强度、良好的耐磨耐疲劳特性、低的热膨胀系数等特点,在航空航天装备、军事武器、电子封装等制造领域应用前景巨大。Si C颗粒的脆性与铝合金基体的塑性使得该材料难以获得较好的表面加工质量并进一步应用。本文通过有限元仿真与试验验证相结合的研究手段对中高体积分数（≥45%）Si Cp/Al复合材料的磨削过程进行研究,补充和完善磨削去除机理,为Si Cp/A
低频噪声具有穿透性强,衰减慢,危害大等特点,基于此背景,本文提出了一种对声滤波结构进行形状优化的设计策略和方法,以提升声滤波结构过滤低频噪声的能力。首先,基于声电类比思想,设计由赫姆霍兹共振腔构成的复合声滤波结构;然后,以共振频率最低为目标,应用遗传算法,在保证赫姆霍兹共振腔体积不变的前提下,对赫姆霍兹共振腔进行形状优化,其中考虑了赫姆霍兹共振腔形状对称和非对称的两种情况;最后,以赫姆霍兹共振腔形
对于精密重载齿轮建立高效精准的齿面摩擦接触分析模型十分重要。一方面齿面摩擦接触分析可以获得齿面的载荷分布状态,进一步探究齿轮的承载性能;另一方面齿面摩擦接触分析可以求解齿轮系统的传动精度,指导齿轮产品的设计及制造。目前大多数的齿轮接触模型中没有准确考虑摩擦因素,因此建立高效精准的齿面摩擦接触分析模型,成为齿轮研究领域的目标之一。目前齿轮接触分析模型广泛采用有限元数值方法,该方法精度高但需耗费大量的
为了满足高速公路通行及服务区中用电量的需求，同时提升土地资源的利用情况，在公路两侧边坡、服务区既有建筑屋面与绿地、隧道顶部、桥梁两侧、互通圈等区域布设、安装分布式太阳能光伏发电系统。可为高速公路的照明系统、排风系统等公共基础用电设施提供清洁、稳定、永久性电能，切实保障高速公路能源供给，改善高速公路及其配套设施建设过程中破坏自然生态环境等问题，减少废弃物排放，同时可降低工程造价。
随着现代科学技术的不断发展,超精密加工技术可实现纳米级加工精度,逐渐成为现代机械加工的中流砥柱,已广泛应用于光学元件、电子系统、精密仪器等加工领域。精密加工作为超精密加工的前道工序,加工后的工件表面质量将直接决定超精密加工的加工效率、刀具寿命、加工成本。刀具作为切削加工的重要部分,其质量优劣直接影响工件表面质量,由此可见,对刀具状态进行实时精确测量尤为重要。然而,在切削过程中,很难实现刀具状态的在
纤维金属层板（FMLs）是一种金属薄板和纤维增强复合材料交替铺层的层间混杂复合材料,兼备二者的优点,广泛应用于航空航天领域。然而FMLs成形难度高是无法大范围工业应用的原因之一。激光弯曲成形无需模具,柔性大,在成形FMLs结构件中的优势在于不会对材料结构造成损伤。由于FMLs材料各向异性,存在激光成形精度和质量问题。因此,深入研究激光束与FMLs相互作用具有重要的理论意义和实用价值。本文以玻璃纤维