浅谈数控机床传动机构精度可靠性优化
- 格式:pdf
- 大小:239.33 KB
- 文档页数:3
工程机械传动系统精度与可靠性的优化设计工程机械是现代建设中不可或缺的重要装备,而传动系统作为工程机械的核心部件之一,起着至关重要的作用。
传动系统的精度和可靠性直接影响着工程机械的性能和使用寿命。
本文将探讨工程机械传动系统的优化设计,以提高其精度和可靠性。
一、传动系统精度的优化设计传动系统的精度对于工程机械的运行和性能影响巨大。
首先,我们需要从设计和制造两个方面入手。
1. 设计方面在传动系统的设计中,需要采取一系列措施来提高传动的精度。
首先,选择合适的传动机构,根据应用场景的需求来选择合适的齿轮、齿轮副、皮带等传动方式,确保其传动效率高、噪声低。
其次,进行精确的传动比计算,确保输出的扭矩和转速符合机械的工作要求。
最后,采用先进的计算和仿真技术,对整个传动系统进行优化设计,减小传动误差和能量损失。
2. 制造方面在传动系统的制造过程中,需要严格控制制造精度。
首先,制造过程中需要选择优质的原材料,确保零部件的材质和硬度符合设计要求。
其次,采用精密的加工设备和工艺,保证齿轮和齿轮副的加工精度。
同时,加强工艺控制和质量检测,及时发现和解决制造中的问题,确保传动系统的精度和可靠性。
二、传动系统可靠性的优化设计传动系统的可靠性对于工程机械的运行和使用寿命至关重要。
为了提高传动系统的可靠性,我们需要从以下几个方面入手。
1. 材料选择在传动系统的设计中,需要选择高强度、高韧性的材料,如优质钢材,以提高传动系统的承载能力和抗疲劳性能。
合理的材料选择可以降低传动系统的失效概率,提高其可靠性。
2. 结构设计传动系统的结构设计应考虑传动平稳性和可靠性。
传动系统的结构应简洁、紧凑,避免过多的零部件和连接点,减少故障点和传动损失。
同时,合理设计传动系统的支撑结构和润滑系统,确保传动的平稳运行和足够的润滑,提高传动系统的可靠性。
3. 维护保养传动系统的维护保养对于其可靠性至关重要。
定期检查和维护传动系统,及时更换磨损或故障的零部件,保持传动系统的良好状态。
数控机床技术中的加工精度调整与提升方法数控机床是现代制造业中非常重要的设备之一,它具有高效、精确的加工能力,可以满足复杂零件的加工需求。
然而,由于加工工艺、机床的结构和精度等因素的影响,数控机床加工过程中的精度问题是不可避免的。
为了提高加工精度,需要采取一系列的调整与提升方法。
首先,针对数控机床本身的结构和性能进行调整。
调整机床的传动装置、定位装置、加工刀具等部件的配合精度,以确保机床在运行时能够保持良好的运动性能和稳定性。
同时,在使用过程中严格控制机床的温度,采取适当的冷却措施,避免因热变形引起的加工误差。
其次,合理选择和优化加工工艺。
加工精度与加工工艺密切相关,不同的加工工艺可能会产生不同程度的误差。
因此,在加工前需要对工件进行综合分析,结合数控机床的特点与加工要求,选择合适的加工工艺。
例如,在对特殊材料进行加工时,可以选用精密切削工艺,通过降低切削速度和进给速度来提高加工精度。
另外,数控机床的精度调整与提升也需要依靠先进的测量和检测技术。
通过精密测量仪器对机床进行全面的检测,了解机床在不同工况下的动态变化情况。
根据检测结果,利用数控系统的误差补偿功能,对加工过程中出现的误差进行补偿,从而提高加工精度。
此外,还可以通过实时监控和反馈调整机床参数,保证加工精度的稳定性和可靠性。
在数控机床的操作与维护中,严格遵守操作规程和保养制度也是提高加工精度的关键。
操作人员需要掌握机床的基本知识,了解数控系统的工作原理和操作方法,正确操作数控机床。
在机床的日常保养和维护过程中,定期检查和清洁机床的关键部件,并注意维护润滑和冷却系统,以确保机床的稳定性和正常运行。
最后,加强人员的培训与技能提升也是提高加工精度的重要环节。
技术人员需要不断学习和掌握数控机床的最新技术和操作方法,不断提高自己的专业水平。
同时,加强团队协作和沟通,共同解决加工过程中遇到的问题,提高加工精度和效率。
总之,数控机床技术中的加工精度调整与提升方法是一个综合性的工作,需要从机床结构和性能、加工工艺、测量检测、操作维护以及人员培训等多个方面进行考虑。
浅谈如何提高数控机床加工的精度[摘要]高精度轨迹生成是实现高精度轨迹控制的基础。
本文以高分辨率、高采样频率和粗精插补合一的多功能采样插补生成刀具希望轨迹。
为了克服常规全闭不位置控制系统存在的缺陷、一经过多年探索,我们研究出一种新的转角一线位移双闭环位置控制方法。
该系统的特点是:整个系统由内外两个位置环组成。
[关键词]精度;希望轨迹;插补频率;补偿值随着科学技术的进步和社会经济的发展,对机床加工精度的要求越来越高。
我们对以低成本实现高精度的途径进行了探索,提出一种通过信息、控制与机床结构结合实现数控机床高精度轨迹控制的方法。
一、高速高精度轨迹生成高精度轨迹生成是实现高精度轨迹控制的基础。
本文以高分辨率、高采样频率和粗精插补合一的多功能采样插补生成刀具希望轨迹。
1、基本措施由采样插补原理可知,插补误差∝( mm )与进给速度vf (mm/min )、插补频率F ( HZ )和被插补曲线曲率半径p ( mm ) 间有如下关系:screen . widt 一400 ) this . style . width = screen . width - 400 ; \ > ( 1 )由上式可知,为既保证高的进给速度,又达到高的轨迹精度,一种有效的办法就是提高采样插补频率。
考虑到在现代数控机床上将经常碰到高速高精度小曲率半径加工问题。
为此我们在开发新型数控系统时,发挥软硬件综合优势将采用插补频率提高到5KHZ,即插补周期为0.2ms。
既使要求进给速度达到60m/min,在当前曲率半径为50mm时仍能保持插补误差不大于0.1m。
2、数学模型常规采样插补算法普遍采用递推形成,一般存在误差积效应。
这种效应在高速高精度插补时将对插补精度造成不可忽视的影响。
因此,我们在开发高速高精度数控系统时采用新的绝对式插补算法,其要点是:为被插补曲线建立便于计算的参数化数学模型:X = fl ( u ) , y =f2(u ) , Z = f3(u ) ( 2 )式中η是参变量,η【O , l ]要求用其进行轨迹插补时不涉及函数计算,只需经过次数很少的加减乘除运算即可完成。
数控机床加工精度的影响因素及提高方法数控机床加工精度是指机床在进行加工过程中所能达到的准确度和稳定性。
影响机床加工精度的因素非常多,下面将对影响因素和提高方法进行一些阐述。
1. 机床自身的优劣:机床的设计、制造和装配技术对加工精度有直接影响。
优质的机床在设计和制造过程中会注重减小传动误差、提高定位精度和重复定位精度等。
2. 机床的刚性和稳定性:机床的刚性和稳定性对加工精度起着决定性的作用。
刚性不足会导致机床在加工过程中出现振动和变形,从而影响加工精度。
3. 传动装置的精度和可靠性:传动装置的传动误差、反向间隙等都会影响加工精度。
传动装置的精度和可靠性越高,加工精度也越高。
4. 控制系统的精度:数控机床的控制系统对加工精度有直接影响。
控制系统的精度主要包括伺服系统的控制精度、编码器的精度以及数控系统的实时性等。
5. 刀具和夹具的精度:刀具和夹具的精度直接影响加工质量。
刀具和夹具的选择和安装都需要考虑其精度和稳定性。
1. 选用优质的机床:选择优质的机床是提高加工精度的基础。
优质的机床具有高精度、高刚性和高稳定性,能够更好地满足加工要求。
2. 优化加工工艺:通过优化加工工艺,合理设置切削参数和进给速度等,可以减小加工误差,提高加工精度。
4. 优化编程和加工过程:合理优化数控程序和加工过程,减小加工误差。
尽量避免急停和急转等情况,保证加工过程的平稳性和稳定性。
5. 定期进行机床维护和保养:定期进行机床的维护和保养,保证机床的正常运行和精度稳定性。
包括清洁、润滑和紧固等工作。
数控机床加工精度的提高需要从机床自身的优劣、刚性和稳定性、传动装置的精度和可靠性、控制系统的精度以及刀具和夹具的精度等方面进行综合考虑。
通过优化加工工艺、合理选择刀具和夹具、加强编程和加工过程的管理以及定期进行机床维护和保养等措施,可以有效提高数控机床的加工精度。
三轴数控机床误差建模及加工精度可靠性优化设计三轴数控机床误差建模及加工精度可靠性优化设计摘要:随着制造业的发展,数控机床已经成为主流的生产工具之一。
而机床加工精度的可靠性是保证产品质量的重要因素之一。
本文以三轴数控机床为研究对象,结合误差建模及加工精度可靠性优化设计方法,探讨了如何提高机床的加工精度可靠性。
1. 引言随着科技的进步和市场的需求,数控机床已经逐渐代替传统的机械设备成为制造业的主力军。
然而,在实际生产过程中,机床加工精度的可靠性一直是制约产品质量的关键问题之一。
因此,在数控机床的设计和研发过程中,加工精度的可靠性优化设计显得尤为重要。
2. 三轴数控机床误差建模机床加工精度的可靠性与误差存在着密切的关系。
因此,对机床误差进行准确的建模是提高加工精度可靠性的前提。
首先,我们需要确定机床系统的误差来源,包括机床结构误差、传动系统误差、控制系统误差等。
然后,通过实验和模拟方法,获取这些误差的数据,并进行数学统计分析,建立准确的误差模型。
3. 加工精度可靠性优化设计对于三轴数控机床而言,加工精度的可靠性优化设计涉及到机床结构、传动系统和控制系统的优化。
首先,通过对机床结构的理论分析和实验研究,确定结构参数的最优值,以降低结构误差。
其次,通过优选传动系统的传动元件和调整传动系统的传动比,以减小传动系统误差。
最后,通过改进数控系统的控制算法和提高控制系统的采样频率,优化控制系统的性能,减少控制系统误差。
4. 实验研究为验证误差建模及加工精度可靠性优化设计方法的有效性,我们设计了一组实验。
首先,通过测量得到机床的误差数据,并建立误差模型。
然后,分别对结构、传动系统和控制系统进行优化设计,并测量加工精度。
最后,通过对实验数据的统计分析,验证优化设计是否能够显著提高机床的加工精度可靠性。
5. 结果讨论实验结果表明,通过误差建模及加工精度可靠性优化设计方法,三轴数控机床的加工精度可靠性得到了明显的提高。
如何提高数控机床可靠性众所周知,在机床设计中选用高性能、高可靠性的数控系统、伺服驱动装置和优质的配套元部件可使国产数控机床的可靠性大大提高。
由于同类型的数控机床选用的也是同类型的数控系统,因此国产机床在精度和性能方面与进口数控机床相比,差距并不太大,而且在售后服务和价格上还占有一定的优势,但两者在用户心目中的信誉却不相同。
这是摆在国内数控机床制造厂面前亟待解决的问题。
究其原因是多方面的,其关键还在源头,即国内数控机床制造厂的设计、服务和管理水平。
下面介绍我公司如何在设计制造多工位数控组合机床过程中,通过可靠性设计增强员工的质量意识,用工作质量保证产品质量,提高数控机床的可靠性,向用户提供满意、适用的产品,并不断赢得用户订货。
1. 通过工艺试验论证产品设计方案的可行性我公司设计制造的多工位数控组合机床是一台用于深小孔加工的专用机床。
在深入了解用户需求的基础上,首先对用户需求涉及的关键技术——“深小孔加工工艺”进行了工艺试验,通过工艺试验论证产品设计方案的可行性,保证设计的产品能满足用户需求。
2. 采用技术成熟的模块化部件多工位数控组合机床的结构设计采用我公司经大量生产验证的模块化部件,如采用直线滚动导轨的数控滑台、小型钻孔动力头、高精度数控转台等。
3. 总结经验、教训对以往生产组合机床和售后服务反馈的质量信息进行分析,对如机床的防护、布线及外观等问题提出改进要求。
4. 选用高质量控制系统和零部件机床选用高性能、高可靠性的数控系统、伺服驱动装置、配套功能部件、电器元件、检测元件,以保证机床可靠性。
机床的数控系统选用日本FANUC公司的POWERMATE-D运动控制器,它具有两轴控制功能,还可控制一个模拟/数字主轴,两个伺服轴可配置在一个通道中,亦可分别配置在两个通道中。
系统具有集成的PLC,通过FANUCI/OLINK串行数据传输总线可将多达16个POWERMATE-D运动控制器连接在一起。
多个运动控制器可共享一个CRT/MDI显示器。
《数控机床可靠性与维修策略优化技术》阅读笔记一、数控机床可靠性研究数控机床的可靠性是指其在特定工作环境下,长时间持续稳定运行的能力。
这对于保证生产效率和产品质量具有重要意义。
可靠性研究旨在提高数控机床的寿命和性能稳定性,降低故障发生的概率,从而提高企业的生产效率与竞争力。
硬件设备:包括机械结构、电气元件、控制系统等硬件设备的性能和质量直接影响数控机床的可靠性。
环境因素:如温度、湿度、振动、粉尘等环境因素也会对数控机床的可靠性产生影响。
使用与维护:正确的使用方法和日常的维护保养对保持数控机床的可靠性至关重要。
可靠性设计:在机床设计阶段就考虑可靠性因素,通过优化设计方案,提高机床的可靠性。
可靠性试验:通过模拟实际工作环境,对机床进行各种试验,以检验其性能稳定性。
可靠性评估:对机床的可靠性进行定量评估,以了解其性能水平并找出可能的改进点。
选择优质元器件:选用经过验证的、性能稳定的元器件,以降低故障发生的概率。
加强维护保养:制定严格的维护保养制度,确保机床的日常维护得到执行。
改进结构设计:通过改进机械结构设计和控制系统设计,提高机床的适应性和稳定性。
优化热设计:合理设计机床的热平衡系统,减少因温度过高导致的故障。
软件升级与优化:对控制系统的软件进行定期升级和优化,以提高其运行效率和稳定性。
通过对数控机床可靠性的深入研究,我们可以更好地理解如何提高机床的性能稳定性,降低故障率,从而为企业带来更高的生产效率和经济效益。
在接下来的阅读中,我将继续学习关于数控机床维修策略优化技术的相关内容。
1. 数控机床可靠性概述在阅读《数控机床可靠性与维修策略优化技术》我深刻认识到了数控机床可靠性的重要性以及其在生产、制造业中的应用价值和意义。
本段落将概述我对数控机床可靠性的理解和认识。
数控机床的可靠性是指机床在特定的工作环境下,长时间稳定运行,完成预定功能的能力。
随着制造业的飞速发展,数控机床作为高精度的加工设备,其可靠性成为了影响生产效率、产品质量和企业经济效益的关键因素。
数控机床的加工精度与稳定性研究数控机床是现代制造业中不可或缺的重要设备,其加工精度和稳定性直接影响到产品质量和生产效率。
本文将围绕数控机床的加工精度和稳定性展开研究,探讨其影响因素以及提高方法。
一、加工精度的影响因素1. 设备本身的精度:数控机床的加工精度与其自身的精度有着密切的关系。
设备的结构设计、传动系统、控制系统等都会对加工精度产生影响。
因此,在选购数控机床时,应注意选择具有高精度的设备。
2. 刀具的选择和磨削:刀具是数控机床加工过程中的重要因素之一。
刀具的质量和磨削状态直接影响到加工精度。
选择合适的刀具材料和磨削方式,能够提高加工精度。
3. 工件的材料和形状:不同材料和形状的工件对数控机床的加工精度要求不同。
一些材料如高硬度材料、难加工材料等,对机床的稳定性和切削性能要求较高。
同时,工件的形状也会对加工精度产生影响,复杂形状的工件通常需要更高的加工精度。
4. 加工工艺参数:数控机床的加工精度还与加工工艺参数密切相关。
例如,进给速度、切削速度、切削深度等参数的选择会对加工精度产生影响。
合理选择和调整这些参数,能够提高加工精度。
二、稳定性的研究与改进1. 机床结构的优化:数控机床的结构设计对其稳定性有着重要影响。
优化机床的结构能够提高其刚性和稳定性,减少振动和变形,从而提高加工精度和稳定性。
2. 控制系统的改进:数控机床的控制系统是实现稳定性的关键。
采用先进的控制算法和技术,提高控制系统的响应速度和精度,能够有效提高机床的稳定性。
3. 润滑系统的优化:数控机床的润滑系统对其稳定性和寿命有着重要影响。
优化润滑系统的设计和选用合适的润滑材料,能够减少机床的摩擦、磨损和热变形,提高机床的稳定性。
4. 检测与监控技术的应用:采用先进的检测与监控技术,能够实时监测机床的工作状态和加工精度,及时发现问题并进行调整和修正,提高机床的稳定性和加工精度。
总结起来,数控机床的加工精度和稳定性是制造业中非常重要的研究课题。
如何保持数控机床技术的稳定性与可靠性数控机床作为一种高精度、高效率的自动化加工设备,广泛应用于各个制造领域。
然而,随着技术的不断发展和机床的长期使用,数控机床技术的稳定性和可靠性也面临着一些挑战。
本文将讨论如何保持数控机床技术的稳定性与可靠性,为制造企业提供指导和建议。
首先,对数控机床进行定期维护是确保其稳定性和可靠性的重要措施。
定期维护包括设备清洁、润滑加油、零部件更换等,目的是防止设备因长时间使用而积累的污垢和磨损导致性能下降和故障发生。
制定合理的维护计划,并由专业的技术人员进行操作和监督,可以延长机床的使用寿命并提高工作效率。
其次,培训和管理机床操作人员也是关键。
操作人员需要具备良好的技术水平和丰富的经验,能够熟练使用数控机床并处理常见的故障。
因此,企业应该注重对操作人员的培训,提供系统的培训计划和培训课程,培养他们的技术能力和责任意识。
此外,建立科学的管理制度和流程,加强对操作人员的管理和监督,确保他们严格按照操作规程操作机床,遵守安全操作规定。
同时,合理的工艺设计和优化也是确保数控机床稳定性和可靠性的重要因素。
工艺设计应该根据机床的性能特点和加工工件的要求,在保证产品质量的前提下尽量降低机床的负荷和损耗。
合理的刀具选择、切削参数设置和工件夹持方式,能够减少机床的振动和磨损,提高加工效率和成品率。
此外,通过对工艺流程的优化和改进,可以进一步提高机床的稳定性和可靠性。
除了以上几点,对设备进行性能监测和数据分析也是重要的措施。
利用现代化的监测设备和数据分析技术,对机床的关键性能指标进行实时监测和记录,可以及时发现和预测潜在的故障和问题。
通过对大量的监测数据进行统计分析和研究,可以找出问题的根源和解决方案,进一步提高机床的稳定性和可靠性。
最后,加强与设备供应商的合作也是保持数控机床技术稳定性和可靠性的重要途径。
设备供应商通常具备丰富的经验和专业知识,可以为企业提供机床的技术支持和维护服务。
与供应商建立长期稳定的合作关系,定期进行技术交流和合作,可以获得及时的技术支持和维修服务,为机床的稳定性和可靠性提供保障。
浅谈数控机床传动机构精度可靠性优化
发表时间:2019-09-12T10:53:16.360Z 来源:《基层建设》2019年第17期作者:梁毅
[导读] 摘要:本文主要对数控机床传动机构精度可靠性优化进一步的分析了解。
珠海格力电器股份有限公司 519000
摘要:本文主要对数控机床传动机构精度可靠性优化进一步的分析了解。
数控机床作为制造业中最典型的高端制造装备,其发展水平直接决定了国家制造业在国际的竞争地位。
关键词:数控机床;传动机构;精度可靠性;分析
引言:
我国数控机床与国外发达国家相比仍存在较多不足,如机床精度低、可靠性差、核心技术落后等。
精度作为衡量机床性能的核心指标,直接决定机床是否能完成指定任务,而精度可靠性体现了机床完成指定任务的能力,是机床性能得到充分发挥的保障,因此对数控机床进行精度可靠性分析具有十分重要的意义。
一、数控机床传动机构概述
数控机床传动系统表示从控制电机到工作台之间的传动链,一般由电机、联轴器、支承装置、减速机构、滚珠丝杠螺母副和执行元件,如工作台或刀具等组成,其结构可以简化为图1所示。
由电机提供原动力,通过齿轮变速机构完成调速,由滚珠丝杠副将电机的旋转运动转化为大拖板上执行元件的往复直线运动,完成机床的进给和加工等。
◆┫A浅谈数控机床传动机构精度可靠性优化
梁毅
珠海格力电器股份有限公司 519000
摘要:本文主要对数控机床传动机构精度可靠性优化进一步的分析了解。
数控机床作为制造业中最典型的高端制造装备,其发展水平直接决定了国家制造业在国际的竞争地位。
关键词:数控机床;传动机构;精度可靠性;分析
引言:
我国数控机床与国外发达国家相比仍存在较多不足,如机床精度低、可靠性差、核心技术落后等。
精度作为衡量机床性能的核心指标,直接决定机床是否能完成指定任务,而精度可靠性体现了机床完成指定任务的能力,是机床性能得到充分发挥的保障,因此对数控机床进行精度可靠性分析具有十分重要的意义。
一、数控机床传动机构概述
数控机床传动系统表示从控制电机到工作台之间的传动链,一般由电机、联轴器、支承装置、减速机构、滚珠丝杠螺母副和执行元件,如工作台或刀具等组成,其结构可以简化为图1所示。
由电机提供原动力,通过齿轮变速机构完成调速,由滚珠丝杠副将电机的旋转运动转化为大拖板上执行元件的往复直线运动,完成机床的进给和加工等。
(1) 电机:其主要功能是将输入的电能转化成机械能,为机床提供原动力,一般可以分为步进电机和伺服电机。
步进电机存在固定的旋转角度—步距角,其转角大小不受载荷变化的影响,主要根据输入脉冲信号的频率和脉冲个数决定实际转动角度,因此可以通过控制脉冲个数,准确控制电机角位移变量,实现准确定位;通过控制脉冲频率准确控制电机角速度和角加速度,实现高速旋转的目的。
(2) 联轴器:通过连接不同机构中的两根轴,实现扭矩的传递。
根据被联接轴的相对位置和位置变动情况,可分为固定式联轴器和可移动式联轴器,其中根据补偿方式,又将可移动式联轴器分为刚性可移动式联轴器和挠性可移动式联轴器,具有传递扭矩、缓冲、减振、提高动态性能等作用,从而实现较高精度的传动。
(3) 减速机构:作为一种动力传达机构,常见的减速机构主要为齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、行星摆线针轮减速机构、硬齿面减速机构等,主要通过不同的传动比实现转速的变化。
其中行星摆线针轮减速机构因具有高精度、高效率、高刚度等优点而广泛应用于步进电机和伺服电机中。
(4) 滚珠丝杠螺母副:由滚珠丝杠、滚珠和螺母组成。
当滚珠丝杠转动时,由于滚动摩擦的作用,丝杠和螺母滚道之间的滚珠沿螺纹滚道滚动,从而带动大拖板移动,将旋转运动转化成直线运动,实现执行元件移动,具有高效率、高精度、高可靠性、高同步性等优点。
二、数控机床传动机构精度可靠性分析
1. 机构可靠性定义
广义的可靠性是指产品在规定的条件下,规定的时间内,完成规定功能的能力,同理,机构可靠性定义为机构在规定的条件下,规定的时间内,完成规定功能的能力。
其中,“规定条件”是指机构运行时的外界环境和工作条件;“规定时间”是指机构运行的任务时间;“规定运动功能”是指在完成一定的运动形式的基础上,相关运动参数仍处于规定范围。
综上,可以归纳为:准确性:对机构传递运动精确度的要求;及时性:对机构运行时间的要求;协调性:对规定运动功能内的不同动作之间一直连贯性的要求。
2. 数控机床传动机构精度可靠性分析模型
设I为数控机床传动机构的最大几何误差,则数控机床传动机构几何误差精度可靠性功能函数为:
式中:*为误差方向,可以分为+表示沿运动方向,-表示沿运动反方向,只有当方向相同时,才可以进行误差值判断;i为数控机床传动机构的传动方向,i=x,y,z;X为随机变量向量;Y为区间变量向量。
三、数控机床传动机构精度可靠性优化分析基于Matlab的精度可靠性优化设计。
遗传算法作为一种仿照生物进化论的计算模型,主要是通过软件模拟,进行最优解搜索,可适用于各种复杂的大尺度、多变量的非线性反演问题。
其运算流程可表示为图2
Matlab是一种高性能数值计算和可视化软件,实现了数值分析、数据可视化、非线性动态系统建模仿真等功能的一体化处理,在系统建模和仿真、科和工程绘图及应用程序开发等方面有广泛应用。
本节利用Matlab软件中遗传算法工具箱对数控机床传动机构进行精度可靠性优化设计。
根据Matlab遗传算法工具箱的要求,进行如下设置:(1)在Matlab中编写目标函数文件Cost_fun.m;(2)在遗传算法工具箱窗口问题描述栏分别对设计变量、目标函数、约束条件进行设定;(3)在选项栏配置初始种群数为200,随机均匀分布,按0-1二进制杂交,杂交概率为0.8,双向迁移,运行100代停止;(4)运行求解,最终得到的优化设计结果如图3所示。
结束语:
综上所述,通过对数控机床传动机构的精度可靠性分析和优化设计,在满足机床精度设计要求的前提下,提高了机床传动机构精度可靠性,降低了传动机构的制造成本,为设计制造提供了理论依据。
参考文献:
[1]贾丹丹.五轴数控机床运动精度可靠性分析与仿真[D].辽宁:东北大学,2011.
[2]刘又午,刘丽冰.数控机床误差补偿技术研究,1998,9(12):4852-4852.
[3]余治民.数控机床精度链设计方法研究[D].长沙:湖南大学,2014.
[4]王移风,汪琛琛,曹衍龙,等.数控机床几何误差的辨识研究[J].机械设计与制造,2014(2):136-139.
[5]李翠玲,王耿华,杨强,等.五轴机床机构运动精度的可靠性分析[J].机械设计与制造,2013(1):201-202,206. Z
(1) 电机:其主要功能是将输入的电能转化成机械能,为机床提供原动力,一般可以分为步进电机和伺服电机。
步进电机存在固定的旋转角度—步距角,其转角大小不受载荷变化的影响,主要根据输入脉冲信号的频率和脉冲个数决定实际转动角度,因此可以通过控制脉冲个数,准确控制电机角位移变量,实现准确定位;通过控制脉冲频率准确控制电机角速度和角加速度,实现高速旋转的目的。
(2) 联轴器:通过连接不同机构中的两根轴,实现扭矩的传递。
根据被联接轴的相对位置和位置变动情况,可分为固定式联轴器和可移动式联轴器,其中根据补偿方式,又将可移动式联轴器分为刚性可移动式联轴器和挠性可移动式联轴器,具有传递扭矩、缓冲、减振、提高动态性能等作用,从而实现较高精度的传动。
(3) 减速机构:作为一种动力传达机构,常见的减速机构主要为齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、行星摆线针轮减速机构、硬齿面减速机构等,主要通过不同的传动比实现转速的变化。
其中行星摆线针轮减速机构因具有高精度、高效率、高刚度等优点而广泛应用于步进电机和伺服电机中。
(4) 滚珠丝杠螺母副:由滚珠丝杠、滚珠和螺母组成。
当滚珠丝杠转动时,由于滚动摩擦的作用,丝杠和螺母滚道之间的滚珠沿螺纹滚道滚动,从而带动大拖板移动,将旋转运动转化成直线运动,实现执行元件移动,具有高效率、高精度、高可靠性、高同步性等优点。
二、数控机床传动机构精度可靠性分析
1. 机构可靠性定义
广义的可靠性是指产品在规定的条件下,规定的时间内,完成规定功能的能力,同理,机构可靠性定义为机构在规定的条件下,规定的时间内,完成规定功能的能力。
其中,“规定条件”是指机构运行时的外界环境和工作条件;“规定时间”是指机构运行的任务时间;“规定运动功能”是指在完成一定的运动形式的基础上,相关运动参数仍处于规定范围。
综上,可以归纳为:准确性:对机构传递运动精确度的要求;及时性:对机构运行时间的要求;协调性:对规定运动功能内的不同动作之间一直连贯性的要求。
2. 数控机床传动机构精度可靠性分析模型
设I为数控机床传动机构的最大几何误差,则数控机床传动机构几何误差精度可靠性功能函数为:
式中:*为误差方向,可以分为+表示沿运动方向,-表示沿运动反方向,只有当方向相同时,才可以进行误差值判断;i为数控机床传动机构的传动方向,i=x,y,z;X为随机变量向量;Y为区间变量向量。
三、数控机床传动机构精度可靠性优化分析
于各种复杂的大尺度、多变量的非线性反演问题。
其运算流程可表示为图(4)运行求解,最终得到的优化设计结果如图。