超精密機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)微動(dòng)特性及其QFT控制器的研究.pdf

1、超精密加工是在綜合應(yīng)用機(jī)械發(fā)展的新成就、新技術(shù)的基礎(chǔ)上，大幅度提高機(jī)械加工的精度和水平，向機(jī)械加工精度的極限——納米級(jí)水平挑戰(zhàn)的先進(jìn)制造技術(shù)。超精密機(jī)床是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)的重要機(jī)械裝備，在超精密加工技術(shù)的研究和發(fā)展中，起著決定性的作用。 伺服進(jìn)給系統(tǒng)是超精密機(jī)床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定著機(jī)床的加工精度、工件的表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性是研究其伺服控制方法的基礎(chǔ)，決定著進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度。本文針對(duì)超精密機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)做了如下幾

2、方面研究： 1．針對(duì)滾珠絲杠傳動(dòng)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，分析了進(jìn)給機(jī)構(gòu)中滾珠的受力情況，所受的摩擦，以及在傳動(dòng)過程中，接觸剛度、傳動(dòng)間隙等因素對(duì)其動(dòng)態(tài)性能的影響，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，得出了滾珠絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)的微觀運(yùn)動(dòng)特性。 2．采用機(jī)電分離的方法，對(duì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型。首先，將機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)抽象為電氣傳動(dòng)模塊和機(jī)械傳動(dòng)模塊的串聯(lián)，分別建立了各模塊的傳遞函數(shù)；然后，將機(jī)械和電氣各模型進(jìn)行合并，建立了整體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

3、3．分析了超精密機(jī)床常規(guī)位置控制器的控制機(jī)理，通過對(duì)超精密機(jī)床對(duì)象不確定性和對(duì)輸入信號(hào)跟蹤誤差的分析，初步確定超精密機(jī)床位置控制器可以采用PI的控制形式。 4．根據(jù)超靜密機(jī)床所存在的不確定因素，利用定量反饋控制理論（QFT）的方法設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的伺服控制器。系統(tǒng)具有魯棒性是對(duì)超精密機(jī)床伺服控制系統(tǒng)的基本要求，利用該理論設(shè)計(jì)的控制器具有很強(qiáng)的魯棒性。結(jié)果顯示，在被控對(duì)象存在不確定因素的情況下，采用該控制器能夠使伺服進(jìn)給系統(tǒng)滿足超精密加