H型直线电机工作台控制技术研究

分析了直线电机驱动的H型运动平台的结构特点,建立了直线电机H型工作台运动系统,研究了H型工作台双边直线电机基于增量式编码器同步寻相的实现途径并设计了工作台双电机同步寻相程序;研究了几种双边电机同步运动控制的方法,通过分析每种控制方法的原理和实验结果表明,多电机同轴控制是比较适合H型工作台双边直线电机高精度同步运动的控制技术.     

直线电机工作台垂直刚度的有限元分析

直线电机进给单元是高速数控机床的一种新型进给系统。其进给运动是由安装在工作台和床身之间的直线电机直接驱动实现的,具有进给速度高、加速度大、响应速度快、定位精度高等特点,由于工作台垂直方向除了切削负荷和自重以外,还要承受巨大的电磁吸力,而直线电视初级和次级之间的垂直间隙极小,故工作台的垂直刚度就特别重要。本文用有限元法对高速机床工作台的垂直刚度进行了分析研究,同时结合研究工作,还介绍了有关有限元三维     

基于热接触分析的电主轴热态特性研究

采用热接触有限元分析方法对电主轴的温度场进行了分析,并且通过实验对有限元分析模型进行了校核和验证,提出了改善电主轴热态特性的措施,对改进措施的效果进行有限元分析,分析表明改进措施具有良好效果。分析了在油脂润滑和油-气润滑条件下电主轴温升所引起的的热变形,结果表明降低主轴温升对减小主轴的热变形具有明显效果。     

直线电机驱动式高速加工中心

直线电机驱动式高速加工中心１９９３年汉诺威国际机床展览会展出新型加工中心５２９台（据ＦＡＮＵＣ调查），占参展机床总数的２１％。展览会上，参观者对标准型式的通用数控机床不感兴趣，相反地，以特定零件为加工对象的专用机床性质的数控机床引起人们的重视，其展室...     

精密工作台直线电机推力波动补偿研究

为了抑制直线电机推力波动的影响,提高精密工作台的轨迹跟踪精度,采用了基于跟踪误差分离的方法,将由推力波动引起的跟踪误差分量取出,设计推力波动前馈补偿器,构成PD 推力波动前馈补偿的运动控制结构.通过实验,与没有推力波动补偿的PD控制相比较,以50mm/s的速度匀速运动时工作台的轨迹跟踪精度提高了1μm,以120mm/s的速度匀速运动时工作台的轨迹跟踪精度提高了4μm.结果表明,该控制方法可以较好的抑制直线电机的推力波动.     

基于观测器的直线电机气浮工作台扰动抑制

直线电机伺服系统中,各种外部扰动会直接“零传动”到控制系统,导致伺服系统性能下降,影响运动平台的精度。为了抑制外部干扰对直线电机气浮工作台精度性能的影响,在不增加控制系统硬件的情况下,基于工作台的名义模型,设计了阶次低、易于实现的速度型干扰观测器,通过观测工作台指令速度来观测等效的外部干扰,在控制系统中进行补偿。在直线电机气浮运动平台的控制中,采用上述干扰观测器进行干扰控制实验。实验表明,基于干扰观测器的控制系统对外部扰动具有很强的抑制作用,降低了工作台的定位误差和轨迹跟随误差。     

直线电机的驱动技术研究

介绍了直线电机的原理、优点、力学系统的计算与分析,对在压力机接料手上应用要解决的关键技术问题进行了研究和分析.     

机械主轴热特性分析

以机械主轴为研究对象,运用HyperMesh、Abaqus等有限元分析软件,研究了机械主轴的热特性。通过确定热分析的边界条件、计算皮带轮以及轴承的发热量,建立了机械主轴热力学有限元模型,并通过计算得到了其稳态热、温升变化以及温度场分布情况。结果表明:仿真计算得到的温度场与实验测得的温度分布数据基本吻合,因而采用有限元方法可以较准确预测机械主轴温度变化,皮带轮处的发热在机械主轴中是不能忽略的。而热变形分析显示机械主轴的变形较小,证明该机械主轴结构设计合理。     

直线电机进给驱动技术在数控机床上的应用

简述了直线电机工作原理及其驱动技术,并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床旋转伺服电机+滚珠丝杠的传动方式对比具有的巨大优势.介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例,指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向.     

直线电机驱动的冲压机床设计与研究

直线电机驱动的冲压机床可以实现“零传动”,其结构简单,控制精度高,噪声小,是精密数控冲压机床的重要发展方向。通过对比分析,确定圆筒型直线电机作为冲压机床的动力源,并设计出机床的动力系统、缓冲机构等主要零部件;在此基础上,利用ADAMS软件对冲压过程进行仿真,得到了冲裁力仿真曲线,冲裁力为53 kN左右,满足设计要求;利用HyperMesh有限元软件分析了模架的刚度及床身的约束模态,通过求解计算分析,模架最大变形位置在下端面,为1689×10-3 mm,床身最小固有频率为1257 Hz,结果均满足机床使用要求。     

直线电机驱动的开式静压导轨的设计

介绍开式液体静压导轨的优缺点,分析开式静压导轨易漂移的原因;通过引进直线电机,进一步调节静压导轨油膜厚度、提高油膜刚度,可防止导轨出现"漂移"或颠覆现象。同时通过解析法和有限元分析法计算导轨的受力情况,以提高设计的可行性。     

基于ANSYS的直线导轨热变形分析

对直线导轨副滑块往复运动过程中导轨摩擦热变形进行模拟,考虑导轨和滑块之间的相对位置变化,分析摩擦热在往返运动中对直线导轨热变形的影响。首先分析直线导轨副热载荷分布情况,建立热应变有限元模型,计算加载摩擦热源下导轨变形量,对加工过程中热误差补偿具有指导性作用。     

Development of 5-Axis Linear Motor Driven Super-Precision Machine

Recent strong demand for production of ultra-precision components drives the need for 5-axis super-precision machines. A design study of such a 5-axis super-precision machine, which is capable of nanometer-level precision cutting, has been conducted by searching innovative solutions to the three major problems: friction, thermal deformation, and positioning accuracy. The final design implemented the following: stiff aerostatic guideways for near frictionless motion while structural rigidity was maintained, thermally stable structures made of alumina ceramics, and smooth control of linear motor based actuation system by employing high resolution and highly responsive linear encoders and linear power amplifiers. The designed machine has been built to verify the targeted performance. Various shapes that require nanometer- accuracy have been created using the machine. The results have consistently indicated stable nanometer-level accuracy. Targeted design performance has been successfully demonstrated.     

Thermal behavior of a machine tool equipped with linear motors

Development of a feed drive system with high speed and accuracy has been a major issue in the machine tool industry. Linear motors can be used as efficient tool to achieve the high speed and accuracy. However, a high speed feed drive system with linear motors, in turn, can generate heat problems. Also, frictional heat is produced at the ball or roller bearing of LM block when driven at high speed. It can affect the thermal deformation of the linear scale as well as that of the machine tool structure.In this paper, important heat sources and resulting thermal errors in a machine tool equipped with linear motors were investigated when it was operated at high speed. The thermal deformation characteristics were identified through measuring the thermal error caused from thermal deformation of the linear scale and the machine tool structure. The dominant thermal error components were identified from the thermal error analysis using finite element method. It was shown that the proposed analysis scheme is efficient in identifying the dominant thermal error components and its magnitudes such as the thermal expansion and movement of the linear scale, thermal deformation of the machine tool slide.     

直线电动机驱动的电火花加工机床的性能

介绍了日本沙迪克公司开发的采用直线电动机的电火花成形加工机的高灵敏度响应和高速抬刀性能 ,并与旋转电动机方式进行了对比试验。结果表明 ,直线电动机方式定位控制精度高、抬刀速度快、排屑效果好 ,能更有效防止短路发生 ,因而能提高加工速度和加工效率。     

基于热模态分析的热误差温度测点优化选择

针对影响机床热误差建模的温度场分布问题,提出一种热模态分析方法,对机床热误差建模温度测点进行优化选择。以数控机床主轴温度场分析为例,利用热模态方法得到主轴各模态的时间常数、温度场及热变形模态形状,从而确定温度测点的最优位置。并通过实验验证了所建立模型的准确性与鲁棒性。     

基于预见控制功能的直线伺服电机冲击振动故障分析与对策研究

以直线伺服电机的冲击振动故障现象为研究对象,分析了混联结构下的直线伺服电机运动控制原理,从运动控制的角度解释了电机振动的原因。并提出了基于Turbo PMAC控制卡中预见控制功能的电机冲击振动抑制策略。通过实验证明,此振动抑制方案可以较好地抑制电机的冲击与振动,从而提高系统的控制性能。     

高速大推力直线电机直接驱动进给系统动态性能的分析

大推力直线电机直接驱动是一种新颖的高速数控机床直线进给系统驱动方式,它将直线电机的定子和动子分别安装在机床床身和工作台上,取消一切机械传动环节,大大提高进给系统的伺服性能,但这种驱动方式对外界干扰非常敏感,机床运行过程中切削力甚至进给系统运动部件质量的变化等均是系统的直接干扰.本文根据直接驱动进给系统的控制模型,分析了系统动态刚度的计算方法和主要影响因素,提出了提高动态性能的方法.根据系统的特点,设计动态质量估计器,实现直接驱动进给系统的动态质量在线估计和补偿.对实际系统的仿真分析表明,本文提出的基于系统动态质量在线估计与补偿方法,能大大提高系统的性能.