国家自然科学基金(51175461)
- 作品数：15 被引量：120H指数：7
- 相关作者：傅建中付国强沈洪垚陈子辰孙磊更多>>
- 相关机构：浙江大学衢州学院华南理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金浙江省重点科技创新团队项目更多>>
- 相关领域：机械工程金属学及工艺更多>>
- 数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法被引量：12
- 2014年
- 为使数控机床主轴系统热模型更为准确,混合响应面模型和多目标遗传算法,提出一种多参数、多目标热模型修正方法。该修正方法根据热平衡试验所获得的数控机床主轴系统热态特性(温升、热变形等)数据,采用中心复合设计的试验设计方法,在设计空间抽取样本点进行数值模拟,建立了由多个有限元热模型设计参数所决定的主轴系统热态特性的二阶响应面模型,利用多目标遗传算法对响应面模型进行循环逼近优化,取得Pareto最优解集,提高原有限元热模型的准确度。最后,以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析,结合热平衡试验的温升和热变形数据,并以此为目标对其有限元热模型的4个主要参数(1个热流密度,3个换热系数)进行了修正研究。结果表明:提出的基于近似模型的多参数、多目标修正方法,适用于机床主轴系统等复杂结构的模型修正,可以有效地利用试验数据,通过有限次的数值模拟计算获得需修正参数的最优解,减少了模型分析的计算误差,使得修正后的模型结果更为接近实际。
- 邓小雷傅建中夏晨晖付国强陈子辰
- 关键词：热平衡试验主轴系统多目标遗传算法
- 精密数控机床主轴系统多物理场耦合热态特性被引量：10
- 2013年
- 在综合分析数控机床主轴系统的边界条件的基础上,建立三维多物理场耦合流场-温度-结构场的稳态和瞬态热态特性分析模型,采用有限元分析法(FEM)进行仿真模拟.该模型考虑主轴系统各零部件的实际尺寸、零部件不同面的不同放置情况、外界空气在不同流动情况与不同定性温度下对分析结果的影响,考虑主轴系统在外加非圆截面弯管冷却液影响下的温度场分析情况.以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析与实验验证.结果表明,提出的主轴系统多物理场耦合热态特性分析的模型与方法可以快速、有效以及较准确地获得主轴系统的热态特性.
- 邓小雷傅建中贺永陈子辰
- 关键词：主轴系统热态特性传热系数热设计
- 基于自适应无味卡尔曼滤波的机床选点温升快速辨识方法研究（英文）被引量：1
- 2014年
- 研究目的:为了缩短机床温升试验时间,提出一种机床热特性快速辨识方法,利用较短时间的温度采样数据即可准确预测出完整的温升曲线,进而获得热平衡时间及稳态温度等热特性参数。创新要点:提出了基于自适应无味卡尔曼滤波的机床选点温升快速辨识方法,其中最短辨识时间判据可以有效解决如何寻找准确辨识热特性参数的最短采样时间问题,而自适应无味卡尔曼滤波则可以实时调整参数,防止外界因素对辨识的干扰。研究方法:由于无味卡尔曼滤波在非线性状态预测和参数辨识上具有优势,所以本文将无味卡尔曼滤波算法应用到机床选点温升辨识上。为了防止辨识过程中的发散退化等问题,将无味卡尔曼滤波发展为自适应无味卡尔曼滤波(图1)。在快速辨识方法上提出了最短辨识时间判据(图2)。文章中又将此算法应用到实际的立式加工中心温升辨识上,证明了该算法的可行性及有效性(图5和6)。最后又将带有自适应调整过程的无味卡尔曼滤波算法和不带调整过程的算法做了对比,显示了自适应调整过程对辨识算法的重要性(图6和11)。重要结论:基于自适应无味卡尔曼滤波的机床选点温升快速辨识方法可以准确快速地辨识出温升曲线,获取热特性参数,将原来394 min的热平衡试验时间缩短,只需28 min即可得到温升变化情况。
- Chen-hui XIAJian-zhong FUYue-tong XUZi-chen CHEN
- 关键词：温升机床
- 数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计被引量：8
- 2016年
- 针对数控加工中心中存在影响加工精度的几何误差问题,进行了空间几何误差场建模分析并设计了一种通用的空间误差场仿真分析软件。首先,基于多体系统理论对几何误差元素进行了分析,根据加工中心拓扑结构建立了空间误差场模型,模型与加工中心的工件链和刀具链中的运动轴类型和位置密切相关。为了方便分析不同类型加工中心的误差场,基于Visual Studio平台设计了三轴数控加工中心通用的空间误差场仿真软件,可实现加工中心误差场的可视化,同时可针对工件的加工代码生成补偿后加工代码,有利于加工中心的结构设计和后续误差补偿。最后将误差场仿真软件应用到Carver800T型立式加工中心。结合测量得到的误差项数据对加工中心工作空间误差场进行分析,得到工作空间误差分布曲线以及整个工作空间的误差场分布,同时得到工件补偿加工代码,为该加工中心的精度提高和误差补偿提供了依据。
- 余文利付国强孙磊傅建中
- 关键词：数控加工中心拓扑结构仿真软件
- 基于NURBS控制点重构的加工误差在机测量方法被引量：7
- 2014年
- 在基于在机测量结果的基础上,提出新的获得自由曲面加工误差的方法,对曲面的面轮廓度误差进行评定.该方法利用在机测量加工曲面上少量测点的坐标数据,通过重构NURBS曲面控制点拟合加工曲面.考虑求解优化问题的适应性,利用最速下降法优化计算加工曲面到理论曲面的距离,获得曲面的加工误差,对曲面的面轮廓度误差进行评定.采用该方法在NURBS曲面工件上进行实验验证.结果表明,基于在机测量NURBS曲面控制点重构的方法能够有效、快速地进行自由曲面加工误差的分析和评定.
- 王益赖金涛傅建中沈洪垚
- 关键词：在机测量
- 基于非线性预测的机床主轴温升特性快速辨识被引量：3
- 2015年
- 提出了一种快速辨识数控机床主轴温升特性的方法,该方法通过基于支持向量机回归的非线性预测技术,利用短时间实际采集主轴的温升数据,预测长达数小时的主轴温升曲线,并辨识出主轴的稳态温度、热平衡时间等温升特性参数。该方法可大大缩短数控机床主轴热平衡试验的时间。试验研究表明基于支持向量机回归的非线性预测方法快速辨识的主轴温升特性与热平衡试验结果相吻合,验证了本文方法的有效性与可行性。
- 冯刚夏晨晖孙磊傅建中
- 关键词：机床支持向量机回归
- 基于NURBS曲面敏感点的曲面检测测点优化被引量：5
- 2015年
- 基于NURBS曲面控制点重构的加工误差在机测量方法,提出测点优化选择方法.通过对NURBS曲面进行分析,将曲面上控制点影响最强点和曲面极值点定义为曲面的敏感点,利用曲面敏感点的在机测量数据对NURBS曲面控制点进行重构,得到拟合加工曲面.比较加工曲面和设计曲面可以得到曲面的加工误差,对曲面的加工精度进行评估,指导曲面的误差补偿.实验过程对一自由曲面进行实际加工,通过在机测量和三坐标测量得到曲面的加工误差,分别利用均布法、等参数法和敏感点法对测点进行选择,得到相应的拟合加工曲面.分析结果表明,采用提出的测点优化选择方法获得的加工曲面具有更好的拟合精度.
- 赖金涛傅建中沈洪垚甘文峰
- 关键词：NURBS曲面在机测量
- NURBS及Hermite混合高速加工插补算法被引量：6
- 2014年
- 在考虑工件轮廓的几何特点对加工效率与加工平稳性带来的影响的基础上,提出直线、NURBS及Hermite曲线混合高速加工插补算法.该算法在满足插补精度的基础上,对工件轮廓的线段长度、相邻线段夹角等几何参数进行定量分析,筛选出满足条件的部分进行NURBS曲线拟合.对存在尖角的曲线段间采用三次Hermite曲线进行衔接,改善了加工轮廓的光滑性.在满足最大弓高误差及最大加速度的要求下对直线段、NURBS曲线以及Hermite曲线进行混合插补,从而实现任意轮廓高速高质量的数控加工.对比分析和加工实验表明,采用该算法能够提高轮廓的连续性,有利于改善加工效率和加工平稳性.
- 金育安贺永傅建中
- 关键词：插补算法
- 基于球杆仪检测五轴数控机床主轴的热误差被引量：13
- 2015年
- 提出了一种基于球杆仪的主轴热误差检测新方法用于五轴数控机床主轴热误差的便捷检测。该方法借助五轴数控机床的两个旋转轴分别单独运动,实现两个正交圆或圆弧构成的球杆仪空间轨迹测量;采用最小二乘方法对测量数据进行处理,求解主轴空间位置;通过初始状态和经过一定时间间隔测量多组数据,分离得到相应时间段的主轴热误差,包括1个轴向热伸长和2个径向热误差。以双转台五轴数控机床为例,从安装方法、测量步骤和辨识原理等方面介绍基于球杆仪的主轴热误差检测方法,并与ISO 230-3中的5点法进行了对比实验。实验结果显示:该方法的辨识结果与5点法测量结果的平均相对偏差小于15.8%,验证了本文方法的可行性和有效性。该方法测量装置简洁,便于携带、安装和测量,测试结果可为五轴数控机床主轴热误差补偿提供依据,从而有效地提高机床的加工精度。
- 何振亚傅建中陈子辰
- 关键词：五轴数控机床主轴热误差球杆仪
- 多轴数控机床转台几何误差辨识新方法被引量：6
- 2015年
- 为了系统地辨识多轴数控机床转台的10项几何误差,提出一种基于球杆仪测量的转台几何误差六步骤测量法.根据球杆仪方向向量并结合六步骤中各个步骤球杆仪位置得到球杆仪读数与转台几何误差项之间的模型.根据几何误差项的性质,辨识得到包括垂直度误差和位置误差的10项几何误差.仿真结果验证六步骤测量法的正确性.为了提高辨识精度,分析球杆仪安装误差对各个步骤中球杆仪读数的影响,采用最小二乘法拟合得到消除安装误差后的球杆仪读数.采用六步骤测量法辨识SmartCNC500五轴机床转台几何误差,对这些误差进行补偿后比较补偿前后球杆仪读数,补偿后球杆仪读数误差,误差降低了56%~61.9%,结果表明六步骤测量法精度高,只需转台旋转,且运动易实现,球杆仪安装方便.
- 冯刚付国强孙磊傅建中
- 关键词：球杆仪转台
