基于多柔体动力学的混联研抛机床仿真分析

针对本课题组研制的-JDYP51五坐标虚拟轴混联研抛运动机床,通过建立Pro／E和ADAMS仿真模型,并结合虎克铰和单个支杆的有限元分析,列出了空间刚-柔耦合多体系统动力学方程。仿真实验结果表明,由于机床的铰接特点,支杆在运动中弹性变形很小,其柔性对动平台的轨迹影响不大,可以获得比较稳定的动力学特性曲线。     

现代超精密加工机床的发展及对策

超精密加工机床是实现超精密加工的重要机械装备。介绍了当前国内外超精密机床的发展现状,从系统的角度分析了影响机床加工精度的因素,并对我国超精密加工机床的研发提出了一点建议。     

超精密加工机床的模块化设计

分析了模块化设计的优点和超精密加工机床设计的现状 ,提出了超精密加工机床模块化设计的设想 ,并利用了模块化超精密组件设计了几种典型的超精密机床。     

一种研抛力控制的复杂曲面高效研抛加工新方法研究

传统的曲面研抛加工方法通常是在恒定研抛力、指定研抛路径下的研抛,或是通过调节压力实现研抛点等压力研抛,目的都只是加工余量的恒定去除,并通过对工件进行面型检测且多次循环研抛加工才能达到理想曲面的效果,效率较低。为了解决传统的复杂曲面研抛加工效率低的问题,基于Preston理论提出一种研抛力控制下的复杂曲面研抛加工新方法,以五轴超精密研抛机床为实验平台,在研抛力控制下实现仿人研抛操作,实现在去除研抛加工余量的同时消除曲面面型误差。采用该方法对K9玻璃进行研抛,研抛后表面粗糙度Ra值的范围稳定在0.011~0.024μm之间,较传统恒力研抛加工效率明显提高,说明了该方法对复杂曲面研抛加工的有效性。     

超精密静压支承部件及其在超精密加工机床的应用

超精密加工技术与装备在近年得到极大发展。超精密静压部件是超精密加工装备关键共性部件。以平面气体静压支承为例,介绍了静压支承基本工作原理。对超精密液体/气体静压主轴、导轨和转台的结构特点、技术特性、应用场合作了较全面的介绍;以典型超精密加工机床为例,介绍静精密静压主轴、导轨和转台在超精密加工机床中的应用。     

虚拟轴混联研抛机床含间隙多刚体动力学研究

为了在自由曲面的弹性研抛中,获得稳定的动力学特性和加工效果,开发了一种由“3轴并联 2轴串联”构成的新型五自由度混联虚拟轴研抛机床。本文考虑铰接间隙的影响,运用牛顿二状态运动模型,对虚拟轴混联研抛机床并联机构建立了含间隙多刚体动力学统一方程。分析结果表明,由于间隙铰的存在,使间隙铰处运动副反力呈现大幅度连续波动现象,影响了虚拟轴混联研抛机床的运动稳定性。     

超精密机床油液恒温控制系统的研究

用恒温油液喷淋机床是减小超精密机床热变形、提高热稳定性和改善零件加工精度的途径。为了得到恒温油液 ,作者用模糊控制器的单片机控制系统来控制机床油温 ,其温控精度可达± 0 2℃。     

大型超精密机床数控系统的研制

文章以自行研制的大型非球面超精密数控机床数控系统为对象,介绍了其软、硬件构成和为其配套研制的自动编程系统.并分析了系统超精密定位和反馈检测性能,其能很好满足所装备的大型数控机床的超精密定位和位置跟踪指标,能进行大型非球面光学零件的超精密加工.     

超精密机床数控伺服系统及其控制机理

介绍了一种超精密机床的数控伺服系统，分析了其硬件构成和各重要模块的特点，采用其装配的机床具备了加工大型光学零件的超精密定位和位置跟踪能力。并讨论了数控伺服系统所采用的先进双闭环控制理论，表明了其不仅具有高精度的位置控制功能，而且还有极高的稳定性和易调试性。     

超精密机床伺服系统双模控制器的设计

提出了超精密机床伺服系统的双模控制方法,开发出基于该方法的新型闭环位置控制系统。该方法在不改变原有的控制器结构的基础上,可以有效地补偿由于动静摩擦所引起的执行机构死区非线性作用的影响,因此实现比较简单。实验证明,系统在低速跟踪时,采用该方法实现了最大跟踪误差小于±0.1μm。     

新型陶瓷精密圆柱表面高效率研抛的试验研究

本文主要介绍如何高效率研抛新型陶瓷圆柱表面,经过15～20分钟的研抛,使表面粗糙度由R_a0.8～1.2μm降低到R_a0.016～0.021μm,而且提高表面质量。     

5自由度混联式自由曲面研抛机床的运动学分析(二)--运动学逆解

以5自由度混联式自由曲面研抛机床的运动学正解分析为基础，对其运动学逆解问题展开了相关探讨。提出了用以限定工具研抛姿态的工艺条件和运动条件，分别给出了机床四类灵活程度工作空间中工具研抛姿态的确定方法。为后继的插补运动控制奠定了基础。     

基于减小间隙极限环的超精密机床伺服控制技术研究

通过分析超精密机床伺服控制系统的特性,得出系统中传动部件的间隙非线性环节是影响系统性能的主要原因.为补偿间隙的影响,本文提出了在不改变原有的控制器基础上,通过引入速度反馈而减小间隙极限环的方法.将该方法应用于实际系统中,得到了闭环定位时系统的最大稳态输出误差不超过±40nm的控制精度.     

超精神加工机床的模块化设计

分析了模块化设计的优点和超精密加工机床设计的现状,提出了超精密加工机床模块化设计的设想,并利用了模导伦超精密组件设计中典型的超精密机床。     

基于PMAC的大型超精密车铣机床数控系统开发

以自行研制的基于工业PC机和PMAC卡的大型超精密车铣机床的开放式数控系统为对象,详细介绍了其硬件构成及控制、通讯原理,以及软件的结构和功能,简述了系统软件的编程。并分析了系统超精密定位和反馈检测性能,其能很好满足所装备的大型车铣机床的超精密定位和位置跟踪要求,实现机床的超精密、大行程的车铣加工。     

基于遗传算法精密机床立柱的多目标优化

立柱是机床的核心部件之一,其动态特性是决定超精密机床加工精度的重要因素之一。以精密光纤微V沟磨床的立柱结构作为研究对象,通过仿真实验的方法给立柱的刀具磨削点上施加谐响应力,获得立柱在0～175 Hz下的动态响应参数。综合利用中心复合实验设计、响应曲面法、多目标遗传算法对立柱结构的最大谐响应振幅、立柱的质量及一阶固有频率为目标变量进行多目标优化,获得立柱设计变量的Pareto解。结果表明：经过多目标优化设计后,立柱质量没有增加的前提下,立柱的最大响应振幅大大降低,从而提高立柱的动态刚度和机床的加工精度。     

PWM频率对超精密机床主轴动态性能影响研究

为了分析多轴联动超精密机床伺服驱动器的PWM频率对超精密机床动态性能的影响,研究基于一款国产超精密机床的气体静压主轴,对其控制系统进行Simulink建模、仿真,并开展位置控制实验。通过主轴电机的动态特性方程对PWM型驱动器控制下的超精密机床主轴动态响应进行建模,模拟不同PWM频率下的主轴电机的电流、转矩和转速的响应波形,分析仿真数据,得到被控对象和PWM频率之间的控制律。在此基础上,以主轴的重复定位精度作为动态性能参数,搭建超精密机床主轴动态性能测试平台,通过对重复定位精度实验数据与仿真结果进行线性相关度分析,定量评价其相关度。最终得到气体静压主轴在PWM频率为20～60 kHz的范围内动态性能显著增强,而在60～100 kHz频率范围内的增强的趋势变缓,主轴动态性能的最优PWM频率参数为60 kHz。在设计选型阶段为超精密机床控制系统的参数选择提供了参考。