宏-微雙驅動微切削定位進給系統(tǒng)的研究.pdf

1、大行程高精度定位進給系統(tǒng)在振動測試、武器裝配、航天航空、IC制造、MEMS制造、精密光學儀器等領域具有廣泛的應用。隨著精密加工技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)單一驅動方式下的行程與精度兩大要素的對立關系凸顯。宏/微雙驅動的定位進給方式有效的解決了大行程、高精度要求的技術難題，同時集合了宏驅動平臺快速移動、遠距離傳送和微驅動平臺的精度高、響應快、體積小等優(yōu)勢，為精密、高精密加工制造提供了良好的方案策略，推動著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展。
　　本文基于國

2、家自然科學基金--骨植入體材料多孔鈦合金介觀尺度切削機理及微結構加工結構完整性研究（基金號：51305174）的項目背景，并針對國內(nèi)外目前關于宏/微雙驅動定位進給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，提出了一種雙層疊加式宏/微二級驅動定位進給系統(tǒng)設計方案。宏動平臺采用直線電機驅動和光柵尺測量反饋；微動平臺采用PZT壓電陶瓷驅動與柔性鉸鏈結構傳動定位配合，并采用激光干涉儀進行微動系統(tǒng)的精度檢測；微驅動平臺疊加在宏驅動平臺上，隨宏驅動平臺進行大行程移動。

3、　　在控制系統(tǒng)方面，提出了宏動平臺部分采用固高運動控制器進行平面二維平臺的運動控制，微動平臺部分根據(jù)HSPY精密可調電源RS232傳輸標準開發(fā)輸出電壓控制系統(tǒng)，并根據(jù)宏、微平臺的誤差檢測、反饋信息開發(fā)一套適用于宏/微雙驅動的協(xié)調控制系統(tǒng)，可以同時實現(xiàn)宏、微單通道驅動和并行雙驅動及二次誤差補償。
　　在微驅動平臺設計中重點進行了柔性鉸鏈、微動臺和微驅動平臺整體的結構優(yōu)化設計。并對壓電陶瓷壓電特性進行實驗驗證；基于柔性鉸鏈的特性分析突

4、破性的提出了選用彈性塑料（ABS）進行3D打印以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柔性鉸鏈制造方法，并對整個微動平臺進行力學模型、輸入輸出特性等研究和靜態(tài)特性、模態(tài)等有限元仿真分析，并通過模態(tài)實驗驗證了分析結果。
　　搭建了宏/微雙驅動定位進給系統(tǒng)試驗樣機，進行整個雙驅動系統(tǒng)的精度檢測和誤差分析。建立平臺整體的BP神經(jīng)網(wǎng)絡誤差補償模型，并對雙驅動系統(tǒng)進行動力學建模和重復定位精度測量等，最終實現(xiàn)行程230mm?265mm，機床整體定位進給精度為10nm級，