宏-微雙驅(qū)動(dòng)微切削定位進(jìn)給系統(tǒng)的研究.pdf

1、大行程高精度定位進(jìn)給系統(tǒng)在振動(dòng)測(cè)試、武器裝配、航天航空、IC制造、MEMS制造、精密光學(xué)儀器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著精密加工技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)單一驅(qū)動(dòng)方式下的行程與精度兩大要素的對(duì)立關(guān)系凸顯。宏/微雙驅(qū)動(dòng)的定位進(jìn)給方式有效的解決了大行程、高精度要求的技術(shù)難題，同時(shí)集合了宏驅(qū)動(dòng)平臺(tái)快速移動(dòng)、遠(yuǎn)距離傳送和微驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的精度高、響應(yīng)快、體積小等優(yōu)勢(shì)，為精密、高精密加工制造提供了良好的方案策略，推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。
　　本文基于國(guó)

2、家自然科學(xué)基金--骨植入體材料多孔鈦合金介觀尺度切削機(jī)理及微結(jié)構(gòu)加工結(jié)構(gòu)完整性研究（基金號(hào)：51305174）的項(xiàng)目背景，并針對(duì)國(guó)內(nèi)外目前關(guān)于宏/微雙驅(qū)動(dòng)定位進(jìn)給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，提出了一種雙層疊加式宏/微二級(jí)驅(qū)動(dòng)定位進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。宏動(dòng)平臺(tái)采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)和光柵尺測(cè)量反饋；微動(dòng)平臺(tái)采用PZT壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)與柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)傳動(dòng)定位配合，并采用激光干涉儀進(jìn)行微動(dòng)系統(tǒng)的精度檢測(cè)；微驅(qū)動(dòng)平臺(tái)疊加在宏驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上，隨宏驅(qū)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行大行程移動(dòng)。

3、　　在控制系統(tǒng)方面，提出了宏動(dòng)平臺(tái)部分采用固高運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行平面二維平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制，微動(dòng)平臺(tái)部分根據(jù)HSPY精密可調(diào)電源RS232傳輸標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)輸出電壓控制系統(tǒng)，并根據(jù)宏、微平臺(tái)的誤差檢測(cè)、反饋信息開(kāi)發(fā)一套適用于宏/微雙驅(qū)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)宏、微單通道驅(qū)動(dòng)和并行雙驅(qū)動(dòng)及二次誤差補(bǔ)償。
　　在微驅(qū)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)進(jìn)行了柔性鉸鏈、微動(dòng)臺(tái)和微驅(qū)動(dòng)平臺(tái)整體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。并對(duì)壓電陶瓷壓電特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；基于柔性鉸鏈的特性分析突

4、破性的提出了選用彈性塑料（ABS）進(jìn)行3D打印以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柔性鉸鏈制造方法，并對(duì)整個(gè)微動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行力學(xué)模型、輸入輸出特性等研究和靜態(tài)特性、模態(tài)等有限元仿真分析，并通過(guò)模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析結(jié)果。
　　搭建了宏/微雙驅(qū)動(dòng)定位進(jìn)給系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行整個(gè)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度檢測(cè)和誤差分析。建立平臺(tái)整體的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差補(bǔ)償模型，并對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模和重復(fù)定位精度測(cè)量等，最終實(shí)現(xiàn)行程230mm?265mm，機(jī)床整體定位進(jìn)給精度為10nm級(jí)，