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随着现代化科学、技术和生产的发展,许多高精度、低粗糙度、特硬和有色金属材料制成的小尺寸轴、盘类回转体零件,要求以车代磨一次加工成功,这就对数控车床的速度、精度和刚度提出了很高的要求,动态特性是衡量数控车床加工质量高低的最重要的性能指标之一。因此,数控车床进给系统动态特性的研究已成为一个十分重要的课题。
本文对数控车床进给系统的建模与仿真进行了研究,根据伺服进给系统的结构关系和各组成部分之间的内在机理,建立了数控车床进给系统机械传动部件、驱动电机和执行件一体的并考虑了间隙和摩擦非线性因素在内的综合数学模型。
由于非线性摩擦数学模型存在右函数间断,针对间断点采用四阶连续RK公式进行预估和对间断区间进行平均分段处理的设想,构造并且研究了实时间断处理的分段组合算法。在含间断点的分段区间采用新的加权值法,其余分段区间应用不同阶次的实时RK公式,在不改变步长的前提下进行实时仿真。
在此基础上讨论了伺服系统参数的影响及参数优化选择。着重研究了负载转动惯量和伺服电机转矩系数,发现它们对整个系统的动态特性影响较大,并找到了影响规律,给出了适合所研究的数控车床进给系统合理取值范围。其仿真研究的结果可为工程设计提供理论参考依据。