機床主動磁懸浮支承進給平臺系統(tǒng)的動力學研究.pdf

1、本課題來源于國家863高新技術研究發(fā)展計劃(No.2001AA423310)"高檔數(shù)控機床中的主動磁懸浮支承技術".磁懸浮支承是一種新型的支承技術,磁懸浮軸承、磁懸浮列車都是磁懸浮技術在工業(yè)中的實際應用.由于無摩擦、不需潤滑、精度高的無法比擬的優(yōu)點,對它的研究日益廣泛和深入,尤其是在高速機械加工中,高速主軸和快速進給系統(tǒng)是實現(xiàn)高速加工的兩項關鍵技術,如何利用磁懸浮技術來提高加工速度和精度,是有待解決的問題.本文結合工程背景,以機床磁懸浮

2、支承進給平臺為研究對象,提出系統(tǒng)方案,設計制造了一臺試驗樣機,并對機床磁懸浮支承進給平臺系統(tǒng)的動力學特性進行了研究,分析了系統(tǒng)的臨界頻率特點及其對應的振動模態(tài),為實際應用提供理論依據(jù).首先本文分析了單自由度磁懸浮支承系統(tǒng)的結構和工作原理及其剛度、阻尼特性,并且根據(jù)機床直線導軌平臺的振動特點建立了五自由度機床磁懸浮支承進給平臺的數(shù)學模型.然后以傳統(tǒng)的動力學理論為依據(jù)并結合磁懸浮支承的特點研究了機床磁懸浮支承進給平臺系統(tǒng)的機電耦合動力學性能

3、.其中系統(tǒng)分析了理想工作狀態(tài)下,進給平臺在工作中的振動頻率和對應的振動模態(tài)及控制器的電氣參數(shù)對系統(tǒng)動力學性能的影響.并且針對正在研制的機床磁懸浮支承進給平臺系統(tǒng),以若干組不同的電氣參數(shù)為輸入作了理論計算.最后本文提出了機床磁懸浮支承進給平臺的設計方案,重點分析了徑向和橫向磁軸承以及進給平臺的結構設計問題,給出了其設計方法和設計參數(shù).在設計過程中,分析了系統(tǒng)產(chǎn)生漏磁的原因,找出了解決漏磁的方法,并且還分析了傳感器的安裝位置對系統(tǒng)動力學性能