高频响、高精度直线电机运动平台的研究与设计

机械设备中完成直线进给传动功能的非常广泛,随着高速、高精密设备的发展高频响、高精度直线电机运动平台直接驱动精密运动系统是近年来发展起来的一种新型进给传动方式,它消除了机械传动所带来的不良影响,极大地提高了进给系统的快速反应能力和控制精度,推动了高速、精密加工设备的发展。该文介绍了直线运动平台的组成,从直线电机、光栅传感器、机械结构几个部分阐述了设计方法和研究过程。经调试实现直线运动平台的位移控制、速度控制和输出力的控制。     

出弹平台进给系统刚柔耦合动力学建模与仿真

出弹平台进给系统属于高速进给,急启急止系统,因此能否实现高加速度、高速度以及良好的进给驱动性能是设计的关键所在。通过刚体动力学理论计算出出弹平台伺服进给系统的机电参数,运用ADAMS软件建立多刚体虚拟样机模型对机电参数和伺服电机的选型进行校验,并通过ANSYS和ADAMS软件建立进给系统的刚-柔耦合动力学模型,分析刚性体和柔性体情况下模型的输出参数,得出传动误差。仿真分析结果解决了进给系统机电参数和性能匹配的问题。     

基于时序分析的电火花线切割伺服进给状态

为研究电火花线切割加工中伺服进给状态,开发了一种间隙放电状态检测系统,对典型伺服进给状态下高速走丝电火花线切割加工过程进行了检测,并运用时序分析的方法对正常放电序列结构进行了辨识。研究结果揭示了电火花线切割加工中伺服进给状态与间隙放电状态之间的关系,为实现其高速,高质量加工提供了重要依据。     

非圆车削高频响应进给系统的结构设计与分析

基于非圆切削对径向进给系统的要求,选用直线伺服电机直接驱动方式,进行非圆切削数控车床径向进给系统的结构设计,分析了刀架和工作平台两个关键结构件的力学性能,并通过活塞环、椭圆和正六边形3个特殊非圆截面零件车削时的速度和加速度特性试验,对设计的进给系统进行了切削性能分析.结果表明,设计的数控车床径向进给系统具有较高的频率响应特性,满足非圆截面零件高速车削加工的要求.     

考虑模态特性的高速机床进给系统刚度匹配研究

为了得到进给系统的最优动态特性,建立了进给系统的动力学模型。采用有限元法对高速机床进给系统的部件与结合面进行刚度设计,通过分析进给系统的振动形式,找出了在各种因素下系统模态参数的变化规律,以工作台的结构设计为例,进行了合理的刚度匹配。进给系统在低频段沿进给方向振动,最显著的影响因素是工作台的质量、丝杠-螺母副接触刚度、轴承副接触刚度和丝杠自身的拉压刚度,当系统沿垂直于工作台的方向振动时,受导轨-滑块结合面刚度的影响较大。在不同导轨、滑块跨距组合参数下,对系统模态的特性变化规律进行了分析,当滑块跨距为400mm、导轨跨距为300mm时,系统模态为最优分布。研究表明,该刚度匹配设计方法可使工作台的质量减小10%,进给系统的1阶固有频率提高9%,从而验证了该方法的准确性。     

数字式交流伺服系统的一种自动加减速控制方法

本文针对ＴＤＭ０４Ａ高速ＣＮＣ钻铣床数字式交流伺服进给驱动系统高速性能的要求，提出了使用硬件逻辑器件构成位置脉冲自动加减速控制的方法，完成了基于ＩＢＭ－ＰＣ机的自动加减速控制接口电路的研制，从而简化了由单微机构成的交流伺服驱动系统控制软件的结构，加快了微机数据处理速度，提高了机床进给系统的运行速度。     

数控机床高速高加速进给下的跟随误差控制策略

针对数控机床在高速加工中,各进给轴的进给速度和进给加速度高、跟随误差难以控制、零件加工精度无法保证的问题,提出一种模态滤波器与零相差跟踪控制器的综合控制策略。首先通过零极点对消的原理,得到设置在速度环内的模态滤波器,对滚珠丝杠进给系统的一阶和二阶扭转振动模态进行抵消,消除这两阶模态对伺服带宽的限制以继续提高伺服带宽;然后通过对整个伺服进给系统的传递函数近似取逆,得到设置在位置环之前的零相差跟踪控制器,改善伺服进给系统的相位滞后,最终实现数控机床高速高加速进给下的跟随误差控制。仿真结果表明,当进给速度为30m/min、加速度为10m/s2时,与传统的PID控制策略相比,所提出的综合控制策略将跟随误差降低到原来的0.1%以下。     

数控钻床自动进给系统设计

本文叙述了对数控钻床开环进给系统的传动设计及其驱动系统硬件电路与主要传动部件滚珠丝杠的设计计算过程。为实现在同一面上加工随机分布的各种孔,设计内容包括自动进给系统的总体结构设计、自动控制系统设计与零部件的设计、验算与选择,并应用单片机对数控系统进行驱动控制设计,实现了两个步进电机的选择控制。文中从机床进给系统的设计角度,初步完成了数控钻床进给系统的设计过程。今后将对该控制系统在精确控制的性能问题上进行完善性的工作,以便有效地完善数控钻床在高速和高精度条件下的微细孔机械加工能力。     

手动甘蔗削皮机

我校一项实用技术“手动甘蔗削皮机”获得实用新型专利权，其可适用于不同直径甘蔗的削皮，它包括动力传动系统、进给系统、刀具系统、机架．动力传动系统由动力轴、进给螺杆轴、行星架组成的三轴齿轮传动系统组成；进给系统由进给机构、夹持机构和快退机构组成；刀具系统由安装在行星架上的行星齿轮、同步带、刀具和张紧轮组成．其改进了传统的手工削皮和纵削式削皮的不利方面，与现有技术相比具有明显的优点：采用三轴传动系统，可保证机构运动时的安全性；刀具两轴端设置弹簧，并采用张紧轮张紧同步带，可以实现刀具自动调节；采用传动系统与进给系统、刀具系统组合运动，结构简单、操作方便、运动可靠，且比较经济；沿甘蔗外圆切线方向切削，切屑碎小、处理方便．     

高速加工及其工具系统的研究进展

文中介绍了高速加工的理论基础———萨洛蒙切削理论 ,综述了高速加工及其工具系统技术的发展过程 ,高速加工的特点及其应用前景 讨论了高速加工所涉及到的高速主轴单元、快速进给系统、高性能控制系统以及配套的工具系统等关键技术 ,着重分析了高速加工时传统工具系统工作状况及存在的问题 ,介绍了新型的空心短锥柄 (HSK)工具系统的结构及其工作特点 另外 ,还讨论了高速加工时切削液的供应、切屑的处理 ,加工安全性、噪声等相关问题 ,并提出了我国在研究高速加工技术时应采取的策略     

加减速曲线对伺服进给系统定位精度影响的试验研究

通过试验分析了数控机床伺服进给系统在高速加工过程中,加减速曲线形变对系统定位精度造成的影响.为提高伺服系统的跟随性能,改善刚度、反向间隙等因素对加工精度的影响,更好地实现高速、高精度加工提供了重要依据.     

高速加工及其工具系统的研究进展

文中介绍了高速加工的理论基础－－萨洛蒙切削理论，综述了高速加工及其工具系统技术的发展过程，高速加工的特点及其应用前景，讨论了高速加工所涉及到的高速主轴单元、快速进给系统、高性能控制系统以及配套的工具系统等关键技术，着重分析了高速加工时传统工具系统工作状况及存在的问题，介绍了新型的空心短锥柄（HSK）工具系统的结构及其工作特点，另外，还讨论了高速加工时切削液的供应、切屑的处理，加工安全性、噪声等相关问题，并提出了我国在研究高速加工技术时应采取的策略。     

数控机床伺服进给系统的常见故障及检测方法

数控机床的进给系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行元件、检测和反馈环节等组成.驱动控制单元和驱动单元组成伺服驱动系统;机械传动元件和执行元件组成机械传动系统;检测元件和反馈电路组成检测装置,亦称检测系统.     

高速开关阀用于滚珠旋压速度控制系统的研究

在滚珠旋压过程中,滚珠旋压机轴向力不断变化会使进给速度发生变化,而进给速度稳定与否直接影响着旋压精度。针对以上问题搭建了由高速开关阀代替伺服阀的新型液压速度控制系统,来控制旋压的进给速度。根据液压系统数学关系搭建Simulink仿真模型,得到占空比与负载对液压缸速度的影响情况,并在AMEsim中引入PID控制进行仿真,仿真结果表明此方法可以消除变化的负载对速度的影响,使进给速度达到稳定,实现提高滚珠旋压精度的目的。     

数控机床进给系统功率模型及空载功率特性

在分析机床进给系统各部件功率特性的基础上建立了进给系统的功率模型,并运用此模型分析了进给系统的空载功率特性及其主要影响因素。理论分析表明,进给系统的空载功率是关于进给速度的单调递增二次函数,同时分析表明进给速度和负载质量均影响进给系统的空载功率,但负载质量对空载功率的影响极小。最后在3轴数控铣床上进行了实验研究,结果表明理论分析的有效性。     

小线段高速加工速度衔接数学模型

以直线加减速为例，导出了衔接进给速度的全部约束条件，建立了小线段高速加工速度衔接数学模型．以进给速度最大为目标，提出了一种求解衔接进给速度近似最优解的新方法．该方法以给定的最大预处理段数为条件，能够根据小线段路径的具体形状和长短，在指定的最大预处理段范围内寻找最优解．仿真结果表明，本数学模型和求解方法能实现进给速度的高速衔接，从而大大提高加工效率．     

机械进给系统的运动特性及数字仿真

本文从滑动导轨面所处摩擦状态出发,建立了机械进给系统两自由度动力学模型;分析了影响进给系统稳定性的主要因素;提出了用于机械进给系统运动特性的数字仿真算法,并利用自制的试验装置对进给系统进行了动态响应试验.     

精密传动系统的机电耦合建模及仿真分析

针对伺服系统中传动系统的机电耦合影响了系统的动态特性和响应特性,提出了基于伺服系统的精密传动系统的机电耦合因素,分析了机电系统耦合建模方法.以大型精密卧式加工中心伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各组成环节的数学模型,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,仿真分析了精密传动系统的传动刚度和传动误差对伺服系统的影响.利用该模型可以分析参数变化对伺服进给系统稳定性和动态特性的影响,为参数优化提供了计算模型.     

电火花线切割机床及控制系统总体设计

对数控高速走丝电火花线切割机床及控制系统进行总体设计,其中机械部分设计包括机床的总体布局设计,横向进给机构、纵向进给机构设计,控制系统部分进行了硬件电路的设计,完成了电气原理图.     

直线电机在数控机床进给系统中应用现状与趋势

介绍了直线电机在机床进给系统中应用的进展情况和发展前景 ;把数字控制的直线电机进给系统与滚珠丝杠进给系统的性能进行了对比 ,指出了数字控制的直线电机进给系统的优点 ;在分析了直线电机自身特点的基础上 ,提出了直线电机在设计和应用中应着重解决磁路设计、控制策略和散热问题 ;并给出了直线电机进给系统在活塞异形外圆加工上应用的实例。