fxmy力-位混合伺服兩軸插補(bǔ)數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁
【正文】 作，為特別強(qiáng)調(diào)，有時(shí)也稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。數(shù)控（Numerical Control）是數(shù)控技術(shù)的簡稱。力／位混合控制策略與傳統(tǒng)的阻抗控制策略是不同的，阻抗控制是一種間接控制力的方法，其核心思想是把力誤差信號(hào)變?yōu)槲恢铆h(huán)的位置調(diào)節(jié)量，即控制器的輸入信號(hào)加到位置控制的輸入端，通過位置的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)力的控制。具體在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調(diào)整后，由電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸、主軸等，帶動(dòng)工作臺(tái)及刀架，通過軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。但是現(xiàn)在的社會(huì)高速發(fā)展，對(duì)零件的要求各不相同，因此要求數(shù)控機(jī)床也要隨著變革，而數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)創(chuàng)新是其中的重點(diǎn)。力／位混合控制方法的核心思想是分別用不同的控制策略對(duì)位置和力直接進(jìn)行控制，即首先通過選擇矩陣確定當(dāng)前接觸點(diǎn)的位控和力控方向，然后應(yīng)用力反饋信息和位置反饋信息分別在位置環(huán)和力環(huán)中進(jìn)行閉環(huán)控制，最終在受限運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)力和位置的同時(shí)控制。編號(hào)： 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： Fx/My 力位混合伺服兩軸插補(bǔ)數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 074090126 姓 名 舒曉模 指導(dǎo)教師 詹建明 完成日期 寧波大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《Fx/My 力位混合伺服兩軸插補(bǔ)數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。力／位混合控制策略與傳統(tǒng)的阻抗控制策略是不同的，阻抗控制是一種間接控制力的方法，其核心思想是把力誤差信號(hào)變?yōu)槲恢铆h(huán)的位置調(diào)節(jié)量，即控制器的輸入信號(hào)加到位置控制的輸入端，通過位置的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)力的控制。數(shù)控機(jī)床由傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置和工作臺(tái)組成。這類系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)要求。這種策略將任務(wù)空間劃分成了兩個(gè)正交的子空間即力控制子空間和位置控制子空間，在力控制子空間中用力控制策略進(jìn)行力控制，在位置控制子空間利用位置控制策略進(jìn)行位置控制。新一代的數(shù)控機(jī)床正在朝著高性能、高精確性和微型化發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要部分，它隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它對(duì)數(shù)控加工具有重要影響。在國內(nèi)，數(shù)控工作臺(tái)的研究較晚，過去一種工作臺(tái)的設(shè)計(jì)完成之后可以滿足多種零件的生產(chǎn)加工，現(xiàn)在的零件生產(chǎn)加工多數(shù)是小批量的或者是針對(duì)性的。圖 21 伺服插補(bǔ)數(shù)控工作臺(tái)簡圖 伺服兩軸插補(bǔ)工作臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)一個(gè)國家的繁榮與其先進(jìn)制造業(yè)密切相關(guān)，然而制造時(shí)離不開先進(jìn)機(jī)器作為輔助，機(jī)床包括床身、立柱、工作臺(tái)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。由于工作臺(tái)是一臺(tái)機(jī)床的關(guān)鍵配套部件，因此世界各國都有對(duì)其進(jìn)行研究，我國在工作臺(tái)的研究方面也取得了長足進(jìn)步。圖 22 系統(tǒng)總體框圖根據(jù)力位混合伺服兩軸插補(bǔ)數(shù)控工作臺(tái)的現(xiàn)今狀況，對(duì)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)的可行性方案進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)可能出現(xiàn)一些現(xiàn)階段尚未解決的問題。主要由步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、滾珠絲杠副組成。然后滾珠絲杠與螺母連接，使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母副的前后移動(dòng)，推動(dòng)彈簧的伸長和壓縮，實(shí)現(xiàn)夾具對(duì)零件的壓緊力的大小控制。這個(gè)伺服系統(tǒng)是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 電機(jī)彈簧伺服系統(tǒng)的工作過程步進(jìn)電機(jī)得到控制器給的信號(hào)輸出轉(zhuǎn)角，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入軸與下圓盤固定在一起，下圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使彈簧拉伸，產(chǎn)生作用力，此作用力作用在上圓盤上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，再通過輸出軸傳遞扭矩，在研拋物件上產(chǎn)生研拋頭的壓力。 幾何尺寸計(jì)算1).中心距 a=(Z1+Z2)mn/2=(20+25)＝ mm 所以圓整為 34 mm 2).計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑d1=Z1mn =20* =30mmd2=Z2mn =25* =3).計(jì)算齒輪寬度 b=Φdd1=*20＝10 mm 所以取 B2=10mm,為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，所以小齒輪約為 B1=12mm 等效傳動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg1=(πd 14b1ρ)／32=[π(2) 4103]／32 =104 式中 鋼密度 ρ=10 3 kg/cm3同理,大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J g2=104 由[3]表 313 初選滾珠絲杠。i2 =104 +104 +(104 +104 ) 247。(2πηi) (1η 02) =[(1/3) 80]247。 X 軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng),并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方稱作運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)結(jié),不動(dòng)的一方稱作支承導(dǎo)軌,導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運(yùn)動(dòng).(1)選南京工藝裝配廠 GGB 型產(chǎn)品，E 級(jí)精度，fh=1,ft=1,fc= ,fa=1,fww=1(2)壽命按每年工作 300 天,每天兩班,每班 8h,開機(jī)率 計(jì),額定壽命為:Lh=1030028=38400 h 每分鐘往復(fù)次數(shù) nz=8(3)L=(2lsnz60Lh)/(103)= 36864Km計(jì)算四滑塊的載荷,工作臺(tái)及其物重約為 200N計(jì)算需要的動(dòng)載荷 Cα(4)Ca=( fwP)247。由于彈簧在工作時(shí)受力較大，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書表[10]中，查表取節(jié)距 P 為 12cm，彈簧的直徑為 26cm，彈簧絲的直徑為 6cm。圖 56 軸承的選取和配合6 總結(jié)本課題研究下的力位混合伺服兩軸插補(bǔ)工作臺(tái)，可以使數(shù)控操作更快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。在未來，混合伺服兩軸插補(bǔ)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)將會(huì)成為數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的方向。這樣的工作臺(tái)也具有一定的靈活性、通用性和經(jīng)濟(jì)性。 Magn. Mater, (1990), 85, pp. 1143[12] Rabinow, J., The Magic Fluid Clutch,AIEE Trans., (1948), 67, pp. 1308[13] Carlson, ., et al, Commercial MagoRheological Fluids Devices, (1995), 5th Int. Conf. on ER Fluids, Sheffield, 10~14 July, 1995[14] Ginder, ., Ford Motor Company USA, 1996, personal munication.致謝首先我衷心地感謝我的導(dǎo)師詹建明
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