超精密液體靜壓導軌靜動態(tài)特性分析及控制技術研究.pdf

1、精密和超精密技術的發(fā)展直接影響國防工業(yè)和民用工業(yè)的發(fā)展,世界各個強國都在超精密加工領域進行了大量研究并取得了大量成果。超精密機床是實現(xiàn)超精密加工的首要基礎條件,而導軌部件是超精密機床里的關鍵部件,其性能很大程度上決定了超精密機床的精度,因此很有必要對超精密機床導軌進行研究。根據(jù)課題中機床設計的高精度和高剛度要求,選擇閉式液體靜壓導軌作為運動部件。超精密機床要求導軌具有良好的靜動態(tài)特性和控制性能,對導軌的靜動態(tài)特性和控制技術進行研究以提高

2、導軌精度是非常必要的。
　　本文針對課題中超精密金剛石車床的研制,對超精密液體靜壓導軌的靜動態(tài)特性和控制技術進行了相關研究。
　　根據(jù)機床設計要求和靜壓導軌設計方法確定了導軌的結(jié)構(gòu)尺寸,基于Fluent軟件對單個油墊的靜態(tài)特性進行仿真分析,對單個油墊的油膜厚度、節(jié)流孔直徑和油腔深度進行了優(yōu)化計算,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)計算了整個導軌的承載力和剛度,并進行了導軌剛度實驗測試,來驗證仿真剛度的正確性。利用ANSY

3、S對導軌進行模態(tài)分析,得出其各階固有頻率和模態(tài)振型。
　　基于PMAC和工控機完成了控制系統(tǒng)搭建,在搭建的數(shù)控系統(tǒng)基礎上建立了直線電機運動的數(shù)學模型,設計出控制系統(tǒng)的帶寬,使其滿足設計要求,并調(diào)試得出最佳PID參數(shù),同時研究了負載變化對伺服系統(tǒng)性能的影響,建立了兩軸聯(lián)動運動模型,進行了圓弧運動仿真,計算了圓弧圓度誤差。
　　基于PMAC控制器對控制參數(shù)進行了整定,得到了最佳的控制參數(shù),并進行微位移實驗測試了導軌的最小分辨率。