機床主動磁懸浮支承進(jìn)給平臺系統(tǒng)的動力學(xué)研究.pdf

1、本課題來源于國家863高新技術(shù)研究發(fā)展計劃(No.2001AA423310)"高檔數(shù)控機床中的主動磁懸浮支承技術(shù)".磁懸浮支承是一種新型的支承技術(shù),磁懸浮軸承、磁懸浮列車都是磁懸浮技術(shù)在工業(yè)中的實際應(yīng)用.由于無摩擦、不需潤滑、精度高的無法比擬的優(yōu)點,對它的研究日益廣泛和深入,尤其是在高速機械加工中,高速主軸和快速進(jìn)給系統(tǒng)是實現(xiàn)高速加工的兩項關(guān)鍵技術(shù),如何利用磁懸浮技術(shù)來提高加工速度和精度,是有待解決的問題.本文結(jié)合工程背景,以機床磁懸浮

2、支承進(jìn)給平臺為研究對象,提出系統(tǒng)方案,設(shè)計制造了一臺試驗樣機,并對機床磁懸浮支承進(jìn)給平臺系統(tǒng)的動力學(xué)特性進(jìn)行了研究,分析了系統(tǒng)的臨界頻率特點及其對應(yīng)的振動模態(tài),為實際應(yīng)用提供理論依據(jù).首先本文分析了單自由度磁懸浮支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理及其剛度、阻尼特性,并且根據(jù)機床直線導(dǎo)軌平臺的振動特點建立了五自由度機床磁懸浮支承進(jìn)給平臺的數(shù)學(xué)模型.然后以傳統(tǒng)的動力學(xué)理論為依據(jù)并結(jié)合磁懸浮支承的特點研究了機床磁懸浮支承進(jìn)給平臺系統(tǒng)的機電耦合動力學(xué)性能

3、.其中系統(tǒng)分析了理想工作狀態(tài)下,進(jìn)給平臺在工作中的振動頻率和對應(yīng)的振動模態(tài)及控制器的電氣參數(shù)對系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響.并且針對正在研制的機床磁懸浮支承進(jìn)給平臺系統(tǒng),以若干組不同的電氣參數(shù)為輸入作了理論計算.最后本文提出了機床磁懸浮支承進(jìn)給平臺的設(shè)計方案,重點分析了徑向和橫向磁軸承以及進(jìn)給平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題,給出了其設(shè)計方法和設(shè)計參數(shù).在設(shè)計過程中,分析了系統(tǒng)產(chǎn)生漏磁的原因,找出了解決漏磁的方法,并且還分析了傳感器的安裝位置對系統(tǒng)動力學(xué)性能