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。