氣浮式微細切削平臺的力學特性與運動控制研究.pdf

1、微機械產品在生物工程、醫(yī)療器械、航空航天等領域得到了廣泛的應用。目前，微細切削技術是實現(xiàn)微小型零件高效精密加工的主要技術手段之一，而微細切削機床的加工性能對微小型零件的加工質量具有十分重要的影響。本文在自行搭建的氣浮式微細切削平臺的基礎上，對切削平臺氣體靜壓支撐的力學特性及切削平臺移動部件的運動控制進行了研究分析，并進行了微細切削試驗驗證。主要研究工作如下：
　?。?）針對微細切削的目標要求，搭建了氣浮式微細切削平臺。其中，采用大

2、理石床身，提高了切削平臺的整體隔振性能；采用氣體靜壓支撐方式，實現(xiàn)了滑塊在導軌上的近零摩擦運動；采用直線電機驅動，減小了平臺的傳動誤差；采用由PMAC運動控制卡及Elmo驅動器組成的開放式運動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了切削平臺的兩軸聯(lián)動與電機的穩(wěn)定換向。
　　（2）研究了切削平臺氣體靜壓支撐的力學特性，揭示了切削平臺移動部件的前五階固有頻率與輸入氣壓的內在聯(lián)系；基于Fluent仿真試驗，研究了氣膜區(qū)域內氣體的非線性壓力分布，并通過氣膜承載力

3、測試試驗，分析了不同氣膜厚度下切削平臺的承載能力與相應氣膜剛度。
　?。?）建立了可表征切削平臺移動部件運動特性的數(shù)學模型，由此制定了二自由度運動控制策略，進而通過Simulink仿真分析了二自由度控制策略的控制性能，并進行了參數(shù)整定。驗證試驗表明，在具有整定參數(shù)的二自由度控制下，切削平臺具有良好的定位精度和速度平穩(wěn)性。
　?。?）進行了切削平臺的運動控制參數(shù)優(yōu)選分析，提高了切削平臺的高負載適應性，減小了空載時氣體靜壓支撐導