数控机床伺服系统刚度对定位精度影响的研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
数控机床伺服系统刚度对定位精度影响的研究
姓名:董建国
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:谢黎明
20070401
摘要现代数控机床向高精度、高速化方向不断发展,对其性能、精度和效率的要求日趋提高,特别是对伺服系统提出了很高的要求。数控机床对伺服系统的性能指标可归纳为:定位精度要高、跟踪指令的响应要快、系统的稳定性要好。可见数控机床的定位精度是衡量其性能的重要指标,影响数控机床定位精度的因素很多,其中伺服系统的刚度是最主要的因素之一,因此研究伺服系统的刚度对定位精度的影响有十分重要的意义。本文对伺服系统的刚度和定位精度作了研究,得出了影响伺服系统刚度和定位精度的因素,分析了刚度对定位精度的影响,并提出了通过改善伺服系统的刚度以提高定位精度的措施。具体包括:咽鼗菜欧低吵橄笪K欧?楹突荡ǘ低衬?榈拇7别建立了电枢控制的伺服电机的数学模型和机械传动机构的等效动力学模型,得出了传递函数,然后综合为伺服系统的传递函数。欧低车母斩瓤煞治;蹈斩群退欧斩取7直鸲曰蹈斩群退欧斩茸髁分析,得出了伺服系统的结构和功能部件的参数对系统刚度的影响和刚度的变化规律,并提出了改善刚度的方法和措施。萁⒌氖厮欧低车氖P停治隽怂欧低吃谖恢眯藕拧⑺俣信号输入下的稳态误差和伺服系统在开环和闭环时的定位误差,求出了闭环伺服系统伺服误差的表达式,;贰氡栈贰⒈栈肥彼欧低车母斩榷远ㄎ痪ǘ鹊挠跋臁V氐惴治隽影响伺服系统定位精度的主要因素伺服静刚度误差。并采用前馈控制的方法来消除伺服静刚度误差以提高伺服系统的定位精度,并通过仿真对此方法作了验证。关键词:数控机床;伺服系统;刚度;定位精度硕士学位论文
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:纭隆蝗进司日期:年多月谬日作者签名:名日期:加阨月岁日学位论文版权使用授权书兰州理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉”导师签鼻
、高速度、高可靠性以及智能化、数字化、绿色环保等方向发展,高精高速切削加工已成为金属切削加工技术的发展趋势。伺服系统是数控机床的重要组成部分之一,数控机床的伺服系统与一般机床的伺服系统有着本质的差别,其主要功能是接受数控装置的指令来控制电机,驱动机床的各运动部件,从而准确地控制它们的速度和位置,加工出所需形状和尺寸的零件。因此伺服系统的性能优劣直接影响被加工零件的精度和质量,而数控机床伺服系统的工作性能主要取决于伺服进给系统的动态性能,如快速响应性、稳定性、动静态跟踪精度等,这些性能是决定数控机床可以达到最大加速度、最大进给速度、定位精度、加工尺寸精度和形状精度等的决定因素【俊数字控制虺芅是近代发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控系统能自动阅读输入载体上预先给定的数字值,并对其译码、运算,从而实现控制刀具与工件相对运动,加工出所需的零件。数字控制机床虺剖鼗玻褪遣捎昧数控技术的机床,或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟即谖寮际跷被岫允鼗捕ㄒ迦缦拢菏控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码或者其它符号编码指令规定的程序。数控机床是一种综合应用了微电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量和机床结构等方面的最新成就而发展起来的高效自动化精密机床,是一种典型的机电一体化产品。它集高效率、高精度和高柔性于一身,代表了机床的主要发展方向,是机械加工自动化的核心设备闭。数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成陶。如图所示。庸こ绦数控机床加工时,所需的各种控制信息要靠某种中间载体携带和传输,这种载体称作为控制介质。控制介质是存储数控加工所需的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物,它记载着零件的加工程序。硕士学位论文
.鼗驳奶氐刈爸数控装置是数控机床的核心