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大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究
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【汽车电子商务论文】［摘 要］本文运用传统PID算法对所设计的进给系统进行控制计算,利用MATLAB对系统的动态性能进行仿真,并确定了伺服机构的参数,并以此又给出了避免直线双驱动过定位的条件,为大型曲轴加工机床进给系统的设计提供了理论依据。
［关键词］大型曲轴；车铣机床；伺服进给系统
1 双蜗杆无间隙驱动回转工作台结构设计
在加工中,回转工作台要承受较大的切削力、工件偏心造成方向在时刻变化的惯性力、工件的自重和底座滑台的驱动力。
工作台受力平衡方程为：
由公式(1)可知,工作台受力平衡方程式是一个时间函数,这就导致了该机床伺服系统具有特殊性。由于工件形貌呈椭圆状而且又是偏心装夹,工件在加工过程中会产生周期性变化的离心力。离心力大小和方向不断变化,导致单蜗杆传动机构产生传动间隙,传动间隙使加工产生一定的空行程,导致较大的切削颤振的发生,对曲拐的加工精度造成较大影响并严重地降低了刀具的寿命,更为严重的是可能会导致切削无法进行。为了避免上述现象发生,这里采用双蜗杆无间隙驱动机构。设计的这种大型回转工作台还设置有：蜗杆的轴向力液压伺服平衡机构,双蜗杆的同步驱动机构,启动和刹车时的惯性飞轮机构等。
2 交流伺服双驱动进给系统设计
伺服进给系统包括有：伺服电动机、机械传动装置和执行件、检测和反馈单元、控制单元等,各种元件在这里都是2套。由于采用双驱动进给,设计中还要重点考虑2个轴的同步转动问题(转动过程中的过定位)及在安装中调整与定位基准等问题。虽然是采用交流伺服双驱动进给系统,但在设计中还是以研究交流伺服单驱动进给系统为基础,再加入设定的条件,以满足交流伺服双驱动进给系统的驱动要求,解决双驱动的过定位问题。
2.1 交流伺服进给系统数学模型
(1)交流伺服电动机数学模型的建立
伺服进给系统中,驱动电动机采用三相永磁交流同步电动机。为了使电动机具有较高的控制性能,采用矢量变换进行线性化解耦合的控制方法。由此,可在dqo坐标系中建立三相永磁同步电动机的电压ud、uq的平衡方程为 |
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