一种分析伺服进给系统动态误差的新方法

目前,五轴数控机床伺服进给系统的动态误差研究大多偏向定性分析,难以满足动态误差辨识的需要.针对此问题,这里提出了一种能够定量分析伺服进给系统动态误差的新方法--延时连续法.首先,建立五轴数控机床平动轴和转动轴以及伺服电机系统的数学模型,调节位置环、消除代数环后得到完整的单轴机电耦合模型;其次,利用偶极子相消的方法获得了...     

计及惯量比变化的直线进给系统动态误差分析

直线进给系统的性能是机床加工精度的基础保障,为研究工作过程中惯量比对直线进给系统运动精度及动态特性影响,充分考虑丝杠和工作台振动特性建立了进给系统动力学模型;基于Simulink,将机械结构动力学模型与伺服驱动系统模型相结合,搭建了直线进给系统机电耦合仿真模型,并以此为基础开展了惯量比对直线进给系统性能影响规律研究。分析结果显示,惯量比对直线进给系统动态特性有重要影响,惯量比增大,进给系统调整时间增加,超调量增大,响应性能变差,直线进给系统动态特性也变差;惯量比与定位精度有直接关系,特定的直线进给系统机械结构对应的最佳定位精度具有特定的惯量比要求;随着惯量比的增加,直线进给系统动刚度降低。研究结论可为直线进给系统设计及工况选择提供有效参考。     

数控机床进给伺服系统特性对轮廓误差的影响

文章讨论了进给伺服系统稳态特性对轮廓误差的影响.介绍位置闭环控制模型与跟随误差的基本概念,推导跟随误差与轮廓误差之间的数学描述,分析在加工直线轮廓和圆弧轮廓时跟随误差与轮廓误差之间的关系,以进一步提高零件轮廓的加工精度.     

高速高精度数控进给驱动的机电联合系统仿真

结合C++语言、Matlab软件和ADAMS软件,从整体上设计了一种复杂机电系统仿真方案,建立了数控进给驱动系统的机电联合仿真平台。该仿真方案包括了复杂运动指令的生成、交流伺服控制和多体系统动力学。利用所建立的联合仿真平台对数控进给驱动动态特性进行了仿真分析,并与实验结果进行了对比,最后对两种典型的加减速指令方法进行了仿真比较。表明该仿真平台能够分析和评价高速高精度数控进给驱动的整体动态特性,为数控进给驱动的整体设计提供参考。     

数控机床进给系统建模与仿真

进给系统是影响数控机床性能的关键部分,本文在分析数控机床进给系统的基础上,建立了数控机床进给系统模型,通过仿真分析,比较了PID控制器和PDFF(Pseudo-Derivative Control with feed forward Gain)控制器在机床进给系统控制中的表现,仿真分析表明PDFF控制器比PID控制器拥有更好的鲁棒性,可以更好的满足数控机床进给系统的需要。     

复杂机电系统的全局耦合建模方法及仿真研究

运用键合图和功率拓扑键合图,建立了一个典型复杂机电系统——高速轧机的全局耦合动力学模型,揭示了各子系统之间的耦合关系,分析了由于耦合导致的影响,借助拓扑约束键及因果线,系统数学模型可由子系统数学模型分立——联合运行求解,大大降低了模型的病态程度和仿真时间;数学模型高度模块化,因而可方便地拆卸、拼装以适用于不同类型的轧机。对研究结果进行对比表明所建立的全局耦合动力学模型比一般孤立系统动力学模型更接近实测数据。方法具有一般意义,可用于其他复杂机电系统的动力学建模和分析。     

开环数控进给系统圆弧插补的误差分析及建模

分析了开环数控进给系统进行圆弧插补时,形成误差的原因,并针对此误差建立了一数学模型,同时在数控实验装置上对整圆进行模拟切削加工,验证了此误差模型的正确性     

基于刚柔-机电耦合的龙门机床主轴进给驱动联合仿真

以龙门机床主轴进给驱动为研究对象,利用虚拟样机技术建立其多体动力学模型,确定了丝杠、滑枕柔性和导轨-滑块结合面参数,构建了主轴进给模块刚柔耦合模型;在MATLAB/Simu-link中建立了永磁同步电机矢量控制模型,通过二者间的接口,建立了龙门机床主轴进给驱动刚柔-机电耦合仿真模型,对三环PID参数进行了整定.仿真结果表明,设计的伺服系统具有快速、稳定和准确的特点.该仿真模型也实现了复杂机电系统的联合仿真.     

丝杠进给系统的振动模态耦合分析

随着现代机床高速高加速化发展,对进给系统提出了更高的要求。为研究丝杠进给系统的振动模态,利用拉格朗日方程建立了考虑丝杠轴向和转角运动耦合的系统运动方程,并利用里兹级数展开对其各阶模态在不同丝杠导程下耦合特性进行分析,同时分析了工作台位置和负载质量变化对丝杠振动频率的影响。通过分析发现丝杠导程决定了轴向和转角的模态耦合程度,而且随着工作台位置和负载质量的变化,丝杠各向振动频率也随之变化。结论为实现机床虚拟设计提供相关理论依据,为实现主动设计与高性能控制奠定了基础。     

数控机床伺服进给机构建模与仿真应用北大核心

给出了数控机床伺服进给机构各部分的数学模型,并考虑了各种非线性因素。应用Simulink建立了仿真模型,得出了仿真的速度环和位置环阶跃相应曲线。通过对比仿真曲线和实测结果验证了模型的准确性。应用仿真模型,分析了激光干涉仪和球杆仪测试结果差异的原因,并给出了相应的改善方法。     

进给系统刚度对数控机床死区误差影响

通过一端固定安装和两端固定安装两种方式分别建立力学模型，针对数控机床半闭环机构系统地阐述了机床进给系统死区误差来源，定义了死区误差，分析了进给系统的拉压刚度和扭转刚度对死区误差影响，通过实例分析，验证了死区误差的来源，提出了减小死区误差的改进措施。     

珩磨机伺服进给系统建模与分析

为了解决珩磨机液压进给系统响应速度慢、效率低、液压油易泄漏、无法实现恒速进给等不足,通过对珩磨加工工艺的研究,针对珩磨工艺特殊的加工要求,提出了珩磨机伺服进给系统;并通过动力学分析,得到了进给机械系统传递函数;利用PID控制算法在Matlab/Simulink工具箱中建立了系统控制模型。通过仿真分析得到了合理的PID控制参数,仿真结果表明,所设计的珩磨机伺服进给系统具有较好的动态性能,仿真分析所得到的控制参数对设计珩磨机控制系统具有重要的指导作用。     

结构热变形对机床进给系统热误差的影响分析

以某企业生产的T-500B高速钻铣加工中心为研究对象,利用有限元仿真软件对机床实际工况下丝杆进给系统的热特性进行模拟分析,寻找出进给系统与结构铸件间的整体热变形规律,同时还根据丝杆的热变形规律,分别通过考虑结构铸件变形与否这两种不同情况,建立起机床进给系统相应的热误差模型并进行模拟验证分析,最终得出了两种情况下丝杆在有效行程范围内的热误差曲线,提高了热误差模型的准确性,对机床热误差预测模型的构建具有一定的参考价值。     

进给系统刚度对数控机床死区误差影响

通过一端固定安装和两端固定安装两种方式分别建立力学模型,针对数控机床半闭环机构系统地阐述了机床进给系统死区误差来源,定义了死区误差,分析了进给系统的拉压刚度和扭转刚度对死区误差影响,通过实例分析,验证了死区误差的来源,提出了减小死区误差的改进措施。     

数控机床进给系统时变特性建模与分析

在数控机床高速运动过程中,由于进给系统速度、加速度的变化,使得丝杠传动系统的固有参数如等效刚度、等效阻尼值发生变化,产生伺服动态误差,进而影响传动系统的动态性能和精度。为获得机床进给传动系统的时变特性模型,首先对其进给系统进行动力学物理模型等效,采用集中参数法和控制理论建立其进给轴伺服模型。基于赫兹接触理论、铁木辛柯梁模型、能量耗散法给出了系统刚度、阻尼的理论计算模型,结合机床进给轴伺服模型,提出了五轴卧式加工中心的时变特性进给轴建模方法。通过给定正弦输入信号,利用MATLAB中Simulink模块仿真得到了时变特性下的进给轴输出值,并与传统伺服系统的输出值进行了对比分析。最后利用球杆仪进行了不同进给速度情况下的联动实验,验证了该模型的准确性。     

振动系统机电耦合研究的现状与展望

振动机械从诞生开始，经过近半个世纪的发展，已经奠定了雄厚的理论基础。由两台感应电动机分别驱动的自同步振动机时，需要对振动系统机电耦合及同步控制等进行更加深入的研究，为解决多机传动机械系统的同步控制作好准备。     

高速高加速度下的进给系统机电耦合

高速高加速度进给对数控机床提出了更高的要求,也增加了对机电耦合的研究难度。从理论分析和仿真的角度,分别对高速高加速度下,伺服系统、机械系统以及切削力的频率特性以及其时变特性进行分析,探究高速高加速度对进给系统机电耦合的影响。结果表明,随着速度和加速度的增大,机械系统的质量分布会随着位置的不同发生偏移;丝杠螺母副以及轴承副的轴向刚度随着加速度的不同而不同,并且随着加速度的增大,存在刚度突变点;伺服输出力频率特性受电感非线性的影响也发生变化,随着速度的增大;伺服输出力的频率成分增大,频率幅值增大,随着加速度的增大,伺服输出力的频率不变,幅值增大;刀具安装偏置对切削力的影响更加明显,切削力谐波成分增多;各个系统间的相互作用变得更加复杂,机电耦合对运动精度的影响更加凸显。     

矿用钻机机电液耦合的动力学仿真分析

基于Simulink软件建立全液压钻机机电液耦合动力学仿真模型,以负载敏感比例换向阀电流及负载大小为输出,对主轴的输出转速的相应曲线进行仿真分析,得出该钻机在无负载和50 N·m负载情况下主轴的输出转速,为指导钻机的实际应用提供理论支撑。