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关键词： 光谱共焦传感器   标定   在位测量   工件定位  

摘要： 精密光学元件目前广泛应用于天文观测、空间对地观察、投影光刻物镜等诸多重要的领域，其具有高表面质量、高面形精度、低表面损伤等特点。光学元件精加工的最后一道工序一般为抛光，光学元件进行抛光加工时，需要经历“测量-加工”的反复迭代过程以实现纳米级面型精度和亚纳米级表面粗糙度。因此，数控抛光加工时在对工件待加工表面面型离线测量后，需要在机床上对工件进行二次安装及找正，对工件位姿进行精确定位以保证后续的加工精度，而传统的接触式找正或定位方法存在效率低下、易划伤工件表面等问题。为此，基于光谱共焦传感器构建了立式五轴机床非接触式在位测量系统，建立了该测量系统获取工件表面坐标数据的数学模型及光谱共焦传感器在机床上标定的数学模型，利用球面约束方程提出了基于标准球的补偿标定的方法，并在磁流变抛光机床上开展了实际的标定实验，验证了标定方案的可行性和精确性。最后进行工件位姿测量实验，通过雷尼绍三坐标接触式在位测量系统对光谱共焦非接触式在位测量系统的工件位姿测量精度进行了验证。实验结果表明本文所提出的光谱共焦非接触式在位测量系统测量标准球的直径误差<6μm,工件定位误差<10μm,能够满足磁流变抛光实际的定位要求。

关键词： 数控机床   非接触式R-test   热误差测量   热误差建模  

摘要： 数控机床被誉为装备制造业的“工业母机”,是现代智能制造业的发展基础,2035年中国制造业高质量发展对数控机床提出了更高的加工精度要求,随着机床精度的提升,其热误差对机床性能的影响也越显著,大量研究表明机床热误差占总误差的40%～70%,故而对于数控机床的热误差测量与建模补偿是提高加工精度的重要环节。目前热误差测量仪器主要分为直接测量和间接测量,例如激光干涉仪和球杆仪它们都存在价格昂贵、调试复杂,尤其对于热误差测量存在时间过长,而导致温度逸散的问题,损失了热误差数值。因此本文以非接触式R-test测量原理为基础设计了一套数控机床热误差测量系统,解决无法快速进行热误差测量的问题。同时针对采集的热误差实验数据进一步展开热误差稳健性建模技术研究,以提高我国数控机床热误差补偿模型的长期有效性。主要的研究工作如下: 1)对现有热误差测量方法及热误差建模技术研究进行调研和介绍,主要论述现有国际标准IS0 230 3:2020的热误差五点测量方法以及热误差建模方法中的多元线性回归和BP神经网络建模方法,为后续热误差测量系统制作及建模研究奠定基础。 2)针对误差测量系统,本文研制了一套基于R-test测量原理可以快速准确采集热误差的测量系统。首先分析非接触式R-test测量结构原理,并根据已有结构确定球心坐标求解方法。其次针对R-test误差测量系统测量坐标系与机床坐标系之间存在缩放尺度不同不平行的问题,研究了两个坐标系之下的坐标转换方法即布尔莎坐标转换方法和改进的布尔莎坐标转换方法。比对分析发现改进的布尔莎坐标转换方法可以有效减小仪器的安装误差,从而确定本文以改进的布尔莎坐标转换方法作为坐标转换方法的理论基础。最后以上述理论基础及硬件系统开发配套的测量软件。 3)为建立机床热误差及温度之间的函数关系,研制了一套多传感器温度采集系统。温度采集系统以STM32F103ZET6为主控芯片、DS18B20温度传感器为测量器件。并将温度采集系统通过串口通讯的方式与计算机通讯完成数据的实时显示与采集,以实现温度数据采集的同步性、操作便捷性和实时观测性。 4)针对R-test测量系统的特殊结构,相比较国际标准IS0 230 3:2020的热误差五点测量方法,电涡流位移传感器测量对象由圆柱体变为球体,从而导致电涡流传感器测量位移数值发生较大变化。故本文对电涡流位移传感器进行了球体测量对象的位移变化建模,完成R-test测量系统的位移测量标定,并验证R-test测量系统热误差测量精度。最后进行了多点热误差采集实验设计,并进行热误差数据采集为进一步分析机床性能提高数据支撑。 5)研究并提出了基于鲸鱼群(Whale Optimization Algorithm)优化BP神经网络的稳健性建模方法,以提升数控机床热稳健性性能。首先利用模糊聚类结合灰色关联度优化本文建模温度测点数量。随后提出了鲸鱼群算法优化BP神经网络参数的建模方法,并与多元线性回归、BP神经网络、WOA-BP神经网络热误差预测模型进行预测效果对比分析。研究结果表明,WOA-BP神经网络热误差模型较多元线性模型、BP神经网络模型精度分别提高了2.8568μm、3.825μm,证明了WOA-BP神经网络热误差模型的高预测精度及稳健性。

关键词： 数控机床   数控系统   动力伺服系统   故障诊断   维修  

摘要： 论述了数控机床动力伺服系统2种设计方案的原理,着重论述了普通车床数控改造主轴和冷却电动机动力伺服控制电路设计、故障诊断与维修方法,具有比较广泛的工程应用和推广价值。

关键词： 数控机床   进给伺服系统   设计  

摘要： 伺服驱动装置是位于电气控制装置和机械执行装置接点部位的一种能量转换装置。它能在控制装置的控制下,将输入的各种形式的能量转换为机械能。探讨了数控机床的进给伺服系统原理与设计。

关键词： 液压系统图   分解   倒推   整合   识读方法  

摘要： 本文提出了"浏览—分解—倒推—整合"的数控机床液压系统图识读方法。该方法根据执行元件数目将系统分解为若干子系统,用油液倒推法将每个子系统划分成若干个分支回路,在分支回路原理分析的基础上整合出子系统原理,进而整合出系统原理。有效解决了识图中分支油路多的困难,并以实例说明该方法的实用性和有效性。

关键词： 机床数控原理与系统   教学方法   反思   总结  

摘要： 机床数控原理与系统是一门学科知识涵盖广、理论性较强的课程,教学难度较大。本文主要探讨在以学生为中心的教学过程中,如何利用"教""学""思""用"达到更好的教学效果,经过两个学期的教学实践,实验班级取得了较好的教学效果。

关键词： 液压卡盘   PLC接口信号   梯形图  

摘要： 数控机床使用液压卡盘代替手动卡盘，可以实现半自动装卡，减少加工时间，对提高机械加工生产效率，起到了很大的帮助，如何巧妙的运用PLC原理实现数控机床液压卡盘的控制才能更安全更高效的实现工件的装卡就显得十分的重要了，现就西门子802DSL数控系统为例进行介绍。

关键词： 数控原理与系统   教学质量   课程内容   教学体系  

摘要： 《机床数控原理与系统》是数控技术专业的一门核心课程,其课程教学质量将直接影响着学生今后的岗位实践技能和知识的内化、迁移、发展能力。文章将就如何提高课程的教学质量,从课程内容、教学体系、教学组织、教学方法、教学手段等方面进行探讨。

关键词： FANUC   伺服系统   调整  

摘要： 论文通过对FANUC伺服系统建模和传递函数的计算,结合控制原理分析位置环、速度环、电流环以及前馈补偿对伺服系统稳定性和动态性能的影响,介绍相应伺服参数的意义和设置,为FANUC伺服系统的调整提供理论依据和参考。