超精密车床进给伺服系统的复合控制设计

超精密车床在非球曲面以及超光滑表面的加工中具有广泛应用.将超精密车床进给系统设计成为具有电流环、速度环和位置环的三环伺服系统结构,并根据实际伺服特性,在位置环上设计了具有速度/加速度前馈补偿的半闭环复合控制策略.通过实验数据的比较,显著提高了进给伺服系统的控制精度,减少了跟踪误差.     

超精密车床运动系统结构分析

超精密车削在加工盘形零件及圆锥形零件领域发挥着重要作用,所加工零件的表面质量受超精密车床运动系统精度的直接影响。为了探索超精密车床运动系统的影响因素,分别对车床的主轴运动系统及导轨运动系统进行了结构分析和传动机理分析,讨论了主轴运动系统及导轨系统结构的不同结构设计对超精密车床控制系统的影响,为超精密车床运动的高精度控制提供了理论支撑。     

超精密微量进给机构的设计原理与实验研究

本文对机床进给系统的定位精度问题进行了理论分析导出了表征进给系统定位精度的理论公式,提出了精准微量进给机构的若干设计原则。在此基础上,进行了精密级和超精密级微量进给机构的实验研究,研制成功精密级外圆磨床轴向微量进给装置和超精密级车床弹性变形微量进刀装置。     

计算机辅助测试超精密车床位置精度

介绍了一种超精密车床位置精度的计算机辅助测试系统,它利用激光干涉仪在线检测超精密车床伺服工作台线性定位精度.该系统利用了系统原有的控制装置和笔者自行研制的与激光干涉仪的接口电路,通过数控编程实时对工作台的静态和动态位置精度进行检测,并分析了本系统的测量精度.     

低频伺服力激励下进给系统建模与动态响应分析

针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究,提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析,描述了伺服电动机的伺服输出力的低频谐波成分对进给系统动态响应的影响。采用集中参数法建立了进给系统的动力学模型,利用拉格朗日方法,推导了精密车床进给系统的运动方程。仿真和试验结果表明:1伺服力矩中存在着众多的谐波成分,频率数值远远低于进给系统的第一阶固有频率66 Hz,而且随着速度的增大,频率分量增大;2刀尖点在z轴进给方向振型所对应的第一个固有频率,仿真与试验结果误差在5%之内,验证了所建动力学模型的有效性;3与测量的匀速运动下刀塔运动速度响应对比,所建模型能有效地反映伺服输出力低频谐波成分对机械系统动态响应的影响;响应的幅值变化量15%左右。最后指出,在精密机床进给系统设计中,必须考虑伺服激励的低频谐波成分带来机械系统的微小强迫振动。     

超精密车床主轴偏角检测、分离与补偿技术研究

几何误差对超精密车床加工精度具有较大的影响, 主轴偏角误差就是其中较为主要的一种。超精密车床安装、调试及定期检修都需要进行主轴偏角的检测与调整, 以提高车床加工精度。本文提出了一种基于计算机控制的主轴偏角误差自动检测、分离与补偿技术。详细阐述了其系统组成和工作原理, 最后进行实验研究。应用该技术可将主轴偏角误差控制在0. 5角秒内。     

基于压电陶瓷的超精密进给系统的设计与分析

超精密进给系统是保证零件尺寸加工精度的重要因素.文中以压电陶瓷作为驱动器构建了微位移机构,讨论了系统的总体结构,研究和分析了系统模型和控制方法,通过实验计算得到前馈控制模型数据,并在此基础上对超精密进给闭环控制系统进行方案设计.最后进行了超精密进给系统在磨床上的应用及其性能测试,并对实验结果进行了分析.     

高精度数控机床伺服进给系统精度研究

高精度数控机床的加工精度主要取决于伺服进给系统,但如何提高数控机床伺服进给系统的精度一直是一个未彻底解决的问题。本文对数控机床伺服进给系统的误差组成进行了详细的推导,得到了伺服进给系统误差与主要影响因素的定量关系,并对原因进行了分析,给出了一些提高伺服进给系统精度的措施。     

重型数控立式车床横梁滑座设计

通过研制横梁滑座阶梯导轨箱形结构和双伺服电动机、双齿轮齿条电气消隙的X轴进给传动结构,大大提高了重型数控立式车床横梁滑座装置的刚度和X轴水平运动的速度、精度。     

新型中凸变椭圆活塞车削伺服刀架的研制

针对非圆活塞车削加工技术,特别是中凸变椭圆活塞的车削加工原理及其刀架设计进行研究。提出一种新的超磁致伸缩微进给机构,通过将超磁致伸缩微进给机构与凸轮机构组合用于刀架设计,实现了伺服刀架的两个独立成形运动,即刀具相对工件形成非圆轨迹的运动和刀具相对工件形成纵向中凸曲线轨迹的运动。实验表明,研制的非圆活塞车削加工伺服刀架具有良好的驱动特性和加工稳定性,提高了非圆活塞加工的精度和效率。     

数控车床位置精度检测与评定方法对比分析

为了得到最佳的数控车床位置精度检测和评定方法,介绍了数控车床常用的位置精度测量工具和方法,对几种检测方法进行了对比分析,介绍了目前国内外常用的4种评定标准;利用激光干涉仪测量某重型数控车床位置精度值,利用上述4种评定标准对位置精度具体指标——定位精度、重复定位精度、反向差值和系统偏差进行计算,对计算结果进行了分析对比;明确了各种评定方法的具体运用情况,从而为数控车床的生产、验收和使用中的位置精度检测提供指导。     

Kinematic calibration of gantry hybrid machine tool based on estimation error and local measurement information

This paper presents the kinematic calibration of a four degrees-of-freedom (DOF) hybrid machine tool based on a novel planar 3-DOFs parallel mechanism and a long movement of the worktable. Closed-form solutions are developed for both the inverse and direct kinematics about the parallel mechanism. The error model is built and the mechanism accuracy is investigated. Two types of kinematic calibration method are proposed by a simple measurement device. The first type of calibration method is based on estimation error, and can easy improve the machine tool accuracy quickly by estimating the error trends. The second type of kinematic calibration method is based on local measurement information, which includes the position errors and does not include the pose errors of the machine tool. The calibration tests showed the effectiveness of the calibration methods, which can be useful for the similar types of parallel machine tool.     

静压丝杆螺母在立式车床的应用

针对现有的重型立式车床中存在的升降传动问题,探讨超重型立式车床的横梁升降机构所采用的静压丝杆螺母的设计及制造工艺,以减少传动系统的摩擦和磨损,提高机床运动精度和传动效率,详细介绍了丝杆螺母的设计与计算,在加工工艺中还从多个方面保证了产品的制造精度,经过定量叶片泵和变量叶片泵的验证实验,还对制造结果进行了讨论与分析,对存在的问题提出了有效的解决办法。     

使用短基准的超精密长导轨直线度误差测量方法

在超精密加工与检测技术中,高精度长导轨直线度误差的测量与补偿技术一直是一个研究重点。在系统研究现有各种导轨直线度误差测量方法的基础上,提出一种使用短基准的导轨直线度误差测量方法,将长导轨直线度误差的测量问题分解为具有一定重叠区域的数段较短导轨直线度误差的测量问题。直接利用超精密直线度物理基准测量各段导轨直线度误差,通过将各段导轨直线度误差拼接起来,重构出长导轨的直线度误差。利用空间坐标变换关系建立基于最小二乘法的直线度误差测量算法,以及相对机械运动误差对测量结果影响的数学模型,分析研究重叠区域二次采样点的匹配误差,以及测量误差、采样频率等因素对重叠区域长度选择的影响规律。对长550 mm的气浮导轨进行实际测量试验,仿真与测量试验表明上述方法简单实用,可操作性强。     

基于DSP的精密平面电机伺服驱动设计

提出了一种基于DSP的精密直流伺服驱动器设计方案,采用基于PI2算法的电流负反馈,及电流输出零点自校正算法等控制策略,应用于平面电机的超精密运动控制.给出了伺服驱动器结构及控制环路,分析了引起伺服驱动输出误差的不利因素,并提出了针对噪声、模数转换误差、模拟信号漂移等误差因素的处理方法.试验结果表明:采用此驱动方案的平面电机能建立精确的控制模型,达到纳米级的定位精度.     

数控车床外圆加工的误差分析

从理想条件下刀具运动轨迹和表面三维形貌生成过程两个方面对数控车床外圆加工时的表面三维形貌进行了预测。介绍了Z轴导轨移动副运动误差辨识方法,对数控车床外圆加工的误差进行了分析,并论述了误差补偿技术。     

浅析机床加工误差及提高精度的措施

机床在加工过程中其工艺系统会产生各种误差,从而影响零件的加工精度。工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度,研究机床加工过程误差的产生及防止对提高机床加工精度有着重要的意义。     

An accuracy-improvement method for GPS/INS kinematic levelling for use in linear engineering surveying projects

This paper proposes a high-efficiency and continuous levelling method for linear objects, such as highways and railways, by applying a vehicle-borne GPS/INS kinematic surveying system which integrates the Global Positioning System (GPS) and the Inertial Navigation System (INS). Generally, the raw ellipsoid height directly outputted by GPS/INS needs to be transformed to the local orthometric height. However, because of various systematic errors and random errors, such as the measuring error and the quasi-geoid model error, the accuracy of the orthometric height would rarely meet engineering requirements. To solve this problem, a novel sliding least-squares collocation (SLSC) model based on ground control points was constructed to improve the accuracy of GPS/INS kinematic levelling. Two data sets collected from the Chang Ying highway located in Jilin province, China, were used to validate the proposed method. The experimental results indicate that the proposed method improves the trajectory points’ orthometric height accuracy by at least 160%.     

温固耦合下轴对称推力矢量喷管驱动机构的运动精度分析

基于空间AVEN驱动机构的运动学方程,利用全微分理论建立了该机构运动精度分析的数学模型,研究了输入误差、构件加工误差、运动副间隙对机构输出的矢量角和喷口面积的影响;基于ANSYS软件,分析了主要构件收敛调节片、扩张调节片和拉杆在高温高压下的变形对机构输出的矢量角和喷口面积的影响,最后对各影响因素进行综合分析。得出机构的定位参数误差、A9转向环转动角误差及温固耦合作用是影响AVEN驱动机构运动精度的主要因素。     

超精密研抛及超声波研抛技术分析

本文介绍了研抛和超精密研抛技术,分析了研抛技术的发展过程和超精密研抛技术的发展现状,列举了几种超精密研抛方法,重点说明了超声波研抛的特点。最后分析了该技术的推广应用及其发展趋势。超精密研抛技术是提高加工表面质量有效的加工方法,与传统的研抛方法相比大大提高了加工效率。