大型多轴机床轴间耦合表征及其对刀尖点联动精度的影响机理研究
结题报告
批准号:
51605374
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
王磊
依托单位:
学科分类:
E0510.制造系统与智能化
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵万华、杨磊、邹存范、曹洪勇、张天宇
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中文摘要
大型多轴联动机床在航空航天和航海等国家战略新型产业具有举足轻重的地位。但是在大型多轴机床加工复杂曲面零件过程中,以惯性力为代表的轴间耦合力造成的机械弹性变形与振动对刀尖点联动精度的影响不可忽略,是目前仍然限制机床高速高效加工的突出问题,迫切需要解决。.本项目以提高大型多轴机床刀尖点联动精度和整机性能为目标,研究机床联动过程中轴间力学行为及其对关键耦合界面接触特性的影响,建立能够准确描述轴间耦合作用的理论模型,解决大型多轴机床轴间耦合作用准确表征与计算的问题;构建包含机械系统、伺服系统、控制系统的机床联合模型,解决轴间耦合作用与刀尖点联动精度之间的定量关系、评价及影响规律的问题;探索机械、伺服、控制和进给参数的匹配关系,从而实现考虑轴间耦合作用的大型多轴机床机械参数的主动设计与伺服、进给参数的主动调试。最终在某大型机床进行理论验证和示范推广。因此,本项目具有重要的科学意义和应用价值。
英文摘要
The multi-axis NC machine tool aiming at machining large parts with complex curved surface plays a decisive role in national strategical new industries such as aviation, aerospace, navigation and so on. However, during the machining process of the large multi-axis machine tool, the elastic deformation and vibration of machine tool are caused by the coupling forces in acceleration and braking, which detrimentally affect dynamic accuracy of tool center point(TCP) and limit the velocity and efficiency of the machine tool. Therefore, this project focus on the axial coupling characterization of the large multi axis machine tool and its effect mechanism on the dynamic accuracy of TCP. Firstly, the exact characterization of axial coupling during the movement process of the large multi-axis machine tool is solved. Secondly, based on an combined model including the mechanical system, the servo system and the control system, the relation between the axial coupling and the dynamic accuracy of TCP is presented, and the evaluation and the effect law are studied. Thirdly, a matching method considering the mechanical parameter, the servo parameter, the control parameter and the feed parameter is developed. By using the new method, the active design of mechanical parameter can be realized, and the debugging of the servo parameter and feed parameter can also be implemented. Finally, the findings are verified and applied on a large machine tool.Therefore, this project has important scientific significance and application value.
大型多轴联动机床在航空航天和航海等国家战略新型产业具有举足轻重的地位。但是在大型多轴机床加工复杂曲面零件过程中,以惯性力为代表的轴间耦合力造成的机械弹性变形与振动对刀尖点联动精度的影响不可忽略,是目前仍然限制机床高速高效加工的突出问题,迫切需要解决。 .本项目以提高大型多轴机床刀尖点联动精度和整机性能为目标,首先,提出了多向复合载荷作用下的直线导轨滑块副多向刚度混合模型,研究了机床联动过程中轴间力学行为及其对关键耦合界面接触特性的影响;其次,建立了能够准确描述轴间耦合作用的多轴联动机床的多体动力学模型,通过对大型多轴机床轴间耦合作用进行准确表征与计算,解决了轴间耦合作用与刀尖点联动精度之间的定量关系、评价及影响规律的问题;其次,提出了一种机床参数及其变化范围的主动设计方法,从而实现考虑轴间耦合作用的大型多轴机床机械参数的主动设计。最后,项目研究成果在某镗铣床机床进行了理论验证和示范应用。
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DOI:https://doi.org/10.1177/0954406217722378
发表时间:2018
期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering
影响因子:--
作者:Cunfan Zou;Huijie Zhang;Dun Lu;Jun Zhang;Wanhua Zhao
通讯作者:Wanhua Zhao
DOI:10.1177/0954406220908894
发表时间:2020-02
期刊:Journal of Mechanical Engineering Science
影响因子:--
作者:Yang Lei;Wang Lei;Zhao Wanhua
通讯作者:Zhao Wanhua
DOI:https://doi.org/10.1177/0954406220908894
发表时间:--
期刊:Journal of Mechanical Engineering Science
影响因子:--
作者:Yang Lei;Wang Lei;Zhao Wanhua
通讯作者:Zhao Wanhua
低温液体大温差快速预冷中的反环状流型稳定性及演变机理
  • 批准号:
    51976151
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    王磊
  • 依托单位:
高速率空间调制传输中的联合空间星座图设计与快速译码策略研究
  • 批准号:
    61871317
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    王磊
  • 依托单位:
微重力下低温贮箱内气液两相流界面特征与增压规律研究
  • 批准号:
    51406142
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王磊
  • 依托单位:
基于角色、心理、过程和结构视角的共享式领导形成机理和影响作用研究
  • 批准号:
    71472147
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王磊
  • 依托单位:
协作通信系统中的非相干传输技术研究
  • 批准号:
    60902045
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    王磊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金