超精密液體靜壓導(dǎo)軌靜動(dòng)態(tài)特性分析及控制技術(shù)研究.pdf

1、精密和超精密技術(shù)的發(fā)展直接影響國防工業(yè)和民用工業(yè)的發(fā)展,世界各個(gè)強(qiáng)國都在超精密加工領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究并取得了大量成果。超精密機(jī)床是實(shí)現(xiàn)超精密加工的首要基礎(chǔ)條件,而導(dǎo)軌部件是超精密機(jī)床里的關(guān)鍵部件,其性能很大程度上決定了超精密機(jī)床的精度,因此很有必要對(duì)超精密機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行研究。根據(jù)課題中機(jī)床設(shè)計(jì)的高精度和高剛度要求,選擇閉式液體靜壓導(dǎo)軌作為運(yùn)動(dòng)部件。超精密機(jī)床要求導(dǎo)軌具有良好的靜動(dòng)態(tài)特性和控制性能,對(duì)導(dǎo)軌的靜動(dòng)態(tài)特性和控制技術(shù)進(jìn)行研究以提高

2、導(dǎo)軌精度是非常必要的。
　　本文針對(duì)課題中超精密金剛石車床的研制,對(duì)超精密液體靜壓導(dǎo)軌的靜動(dòng)態(tài)特性和控制技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求和靜壓導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方法確定了導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)尺寸,基于Fluent軟件對(duì)單個(gè)油墊的靜態(tài)特性進(jìn)行仿真分析,對(duì)單個(gè)油墊的油膜厚度、節(jié)流孔直徑和油腔深度進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算,得到了最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算了整個(gè)導(dǎo)軌的承載力和剛度,并進(jìn)行了導(dǎo)軌剛度實(shí)驗(yàn)測(cè)試,來驗(yàn)證仿真剛度的正確性。利用ANSY

3、S對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行模態(tài)分析,得出其各階固有頻率和模態(tài)振型。
　　基于PMAC和工控機(jī)完成了控制系統(tǒng)搭建,在搭建的數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立了直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的帶寬,使其滿足設(shè)計(jì)要求,并調(diào)試得出最佳PID參數(shù),同時(shí)研究了負(fù)載變化對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響,建立了兩軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型,進(jìn)行了圓弧運(yùn)動(dòng)仿真,計(jì)算了圓弧圓度誤差。
　　基于PMAC控制器對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行了整定,得到了最佳的控制參數(shù),并進(jìn)行微位移實(shí)驗(yàn)測(cè)試了導(dǎo)軌的最小分辨率。