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数控转台是数控机床实现回转运动的关键功能部件,相对于传动的蜗轮蜗杆驱动的数控转台,力矩电机直接驱动数控转台,能够有效的避免齿传动所引起的非线性摩擦力、弹性变形和间隔死区。直驱转台的动态性能直接影响其传动精度、转台回转分度时的快速性、稳定性和转矩波动性能、转台工况下的动态精度,进而影响数控机床整机的加工精度和稳定性。以直驱转台为研究对象,对数控回转工作台的机电动态性能参数进行研究与分析,优化直驱转台和数控机床整机性能。主要研究内容如下: (1)直驱静压转台结构设计。通过理论计算和经验设计,确定了直驱静压转台的传动结构、静压导轨布置方案和数控转台的机械结构、力矩电机的选型及其转矩校验,采用Solidworks软件建立直驱转台三维模型,为后续研究提供有效的仿真参数。 (2)建立直驱转台数学模型。包含:基于矢量控制的力矩电机的伺服驱动系统和直驱转台机械传动系统的动力学模型的建立。采用Matlab/Simulink动态仿真工具箱,搭建了直驱转台数学模型中各部分仿真模块,编写直驱转台动态性能仿真程序。 (3)动态性能仿真分析。基于Matlab/Simulink仿真程序,获得了反映数控转台动态性能的时域和频域特性仿真曲线,对系统动态响应的快速性和稳定性进行了分析,同时考虑力矩电机的转矩波动对转台动态性能的影响,给出了提高数控转台动态性能的措施。 (4)动态精度实验分析。转台动态精度是反映转台动态性能的一项重要的性能指标。基于LMS TEST.LAB振动测试系统,分析了转台在不同工况下和不同位置的动态精度,给出提高转台动态精度的措施。仿真结果和实验结果都符合预期设想,为力矩电机直驱静压转台的优化设计和动态性能的提高提供理论基础。