以大推力直线电机及数控机床性能测试为背景,对双边型大推力永磁同步直线电机进行测试,测试中使用Turbo Pm ac C lipper作为运动控制器,对直线电机进行速度测试。运用前馈＋PID算法调节,尽可能得到设计的响应曲线,并且减小直线电机跟随误差。结果表明,使用该控制方法能使直线电机的进给系统得到良好的动态及静态性能。

基于有限元分析和试验测试相结合的方法，研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例，建立床台实际几何形状的有限元模型，分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMSSCADASIII-305振动测试设备和PolyMAX方法，得到床台在0~512Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵，表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化，根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明，通过二次设计得到轻量化的床台结构，切削点处变形更小，第一阶固有频率更大，实现了更好的动态性能.

针对机床主轴可靠性的预测,提出了一种基于蒙特卡罗模拟仿真的机床主轴可靠度求解方法。阐述蒙特卡罗理论并建立主轴可靠性预测模型,采集机床主轴输出端电机的电压和电流信号,计算出电机的输出功率,并画出功率的时域图,结合数理统计和概率论相关理论得到样本均值的置信区间和可信度。利用蒙特卡罗仿真产生符合抽样样本的总体分布的随机数,通过置信区间和功能函数计算出机床主轴可靠性的无偏估计,判断数控机床运行状态下主轴的可靠性。实验数据结果分析表明,该方法可以有效地判断机床主轴可靠性预测,验证了方法的可行性。

提出了一种基于结构整机性能映射模型的机床薄弱件结构优化方法。首先,通过机床动静态特性分析确定薄弱结构部件。其次,提出基于扩展常数自组织选取椭圆基函数(Elliptical basis function,EBF)的结构动静态性能映射元模型建模方法对椭圆基函数神经网络进行改进,提出基于扩展常数自组织选取的EBF建模方法,通过扩展系数的自组织选取以确定不同椭圆基函数合理的参与度与重叠性,避免所有椭圆基函数图形偏平或偏尖而影响EBF建模精度;基于改进后的椭圆基函数神经网络构建薄弱件结构整机动静态性能映射元模型。通过实例样本数据检验得到,所构建的机床实例映射元模型计算结果与实际值之间的误差检验复相关系数均在0.995以上,说明了该结构整机性能映射元模型构建方法的正确性。在此基础上,根据上述薄弱件结构整机动静态性能映射关系,以整机动静态性...

在考虑地脚支撑对整机性能影响的前提下,提出了一种确定机床整机优化目标、并基于拓扑分析与多目标尺寸分析对机床整机性能进行优化的方法。通过有限元仿真的方法对整机进行动静态特性分析,以识别整机动静态特性中的薄弱环节与易轻量化环节。选取床身结构为优化对象,首先通过仿真分析了地脚数量与结构固有频率的关系,对地脚支撑数量及其布局进行了优化。进而以地脚支撑优化结果作为床身结构优化的边界条件,基于元结构的多目标优化方法,确定了床身的拓扑结构及关键尺寸参数。结果表明,在整机质量减轻174kg的情况下,优化后的砂轮最大响应幅值减少25%以上,最大响应幅值对应的频率提高10%以上,验证了文中提出方法的有效性。

热误差是造成切削加工工件精度低的重要因素,研究机床热误差是提高加工精度的有效措施。为此,综合考虑最小二乘法（LS）、支持向量机（SVM）和动态自适应算法的优势情况下,提出了一种基于动态自适应LS-SVM的数控机床热误差建模方法。为构建热误差模型,以数控机床XK713进行试验,通过温度和位移传感器分别获取机床温度值与主轴变形量,同时通过动态自适应算法,参数能够被优化,以及对所采集的数据进行最小二乘支持向量机建模,从而可得该数控铣床热误差模型。通过与LS热误差建模方法进行对比分析,结果表明：所提出的热误差模型的精度远优于LS模型。该方法为机床热误差建模的研究和应用奠定了基础。

机床整机刚度的优化分配可以提高机床性能和降低成本。以某精密数控车床为例,结合多体系统理论和齐次坐标变换原理,建立了机床整机刚度与部件刚度之间的映射关系模型。利用该模型,定量计算各部件刚度对机床整机刚度的影响程度。以此为依据,选择最有效的优化部件及其刚度方向。最后,以成本最低为优化目标,采用遗传算法,完成机床主要部件刚度的优化分配。这种方法能够提高机床刚度控制的效率和效果。

为实现数控加工制造过程的能耗预测与仿真,采用比能耗法建立了基于VericutForce模块的机床能耗模型,并结合UGCAM模块与VericutForce模块搭建了CAD-CAM-ECS能耗仿真平台,实现零件在加工过程中能耗的仿真。结果表明,基于Vericut中过程毛坯(IPW)条件的机床能耗模型可有效预测零件在加工过程中的机床能耗状态,CAD-CAM-ECS能耗仿真平台可实现加工过程能耗仿真并准确映射能耗高的设计特征,为零件的设计及工艺的优化提供依据。

文章详细介绍了基于VERICUT8.0的西门子840D五轴卧式机床的模型建立与加工仿真。通过获取实际机床的结构,使用UG CAD模块构建机床三维模型导入VERICUT中创建相应的模型,并根据实际机床与加工情况对VERICUT中的模型进行相应的配置。以S型试件作为仿真加工对象,采用UG CAM生成的方向矢量程序以检验程序与加工设置的正确性,同时验证840D方向矢量程序功能的应用。最后通过实际机床的加工验证了所建模型与程序的正确性。基于VERICUT成功创建了西门子840D五轴卧式机床加工的仿真平台,利用仿真平台以预知使用该机床对所需零件的加工状态。

针对制造车间中不同类型的设备具有不同的通信协议和接口所造成的车间通信标准不统一的问题,基于MTConnect协议为不同设备的互联互通提供了统一的通信接口,并应用于对设备的联网监控。对数控机床无线监控技术与MTConnect协议进行了研究,在分析了如何基于MTConnect协议进行设备描述、数据采集、联网监控的基础上,构建了一种基于MTConnect协议的机床远程多功能监控系统,对数控机床的CNC系统、机床能耗和机床颤振等进行监测。监控系统采用C/S架构,服务端采用C#语言实现并嵌入开放式数控系统,客户端采用Java开发了移动端的安卓应用程序,可以在便携式的移动端(手机或平板)上查看机床的实时监控数据。通过实际加工对该监控系统进行了试验测试,结果表明,该监控系统能够实时获取机床的监控数据,可以在便携式的移动端上对机床的运行状况进行有效的监控...