数控机床进给系统动态特性快速测试与评价技术研究

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1、数控机床进给系统动态特性快速测试与评价技术研究ResearchonFastTestandEvaluationMethodforDynamicPerformancesofFeedDriveSystemofCNCMachineTool学科专业：机械工程研究生：刘志红指导教师：牛文铁副教授天津大学机械工程学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机

2、构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月

3、日摘要进给系统作为数控机床的重要组成部分，其动态性能的优劣直接影响到零件加工精度。进给系统动特性是数控机床安装/调试、维修与维护过程中的重要性能指标，也是加工工艺过程中选择机床的重要依据。此外，通过进给系统动特性长期监测，预测其变化规律，可为数控机床主动维修与维护提供参考。综上所述，研究数控机床进给系统快速测试与评价技术，具有较高理论意义及工程实用价值。本文主要工作如下：(1)提出了进给系统动态特性快速测试与评价方法。该方法通过数控系统光栅尺读取数据，获取不同激励信号的响应数据，实现快速测试；以响应效率、定位精度

4、、速度跟踪性能和延迟特性作为评价指标，利用层次分析法实现进给系统动态特性的综合评价。(2)通过模态分析和谐响应分析研究了进给系统固有动态特性，基于典型进给系统刚柔耦合非线性模型，研究了摩擦力对进给系统动态特性的影响规律。(3)利用上述快速测试与评价方法，通过对影响进给系统动特性关键伺服参数的正交实验分析，实现了伺服参数的优化，并通过对比实验分析了其有效性。(4)开发了进给系统动态特性快速测试与评价软件系统。DNC客户端子系统采用C/S模式，实现测试数据处理；DNC服务器端子系统采用B/S模式，实现进给系统动特性参

5、数设置及机床动态性能对比分析。关键词：进给系统；动态特性；快速测试与评价；伺服参数优化；软件系统IABSTRACTThedynamicperformanceoffeeddrivesystem,asanimportantpartofCNCmachine,hasakeyimpactonthemachiningprecision.Foronething,itbecomesanimportantperformanceindicatorwhenthemachinetoolwasinstalled,debugged,repa

6、iredandmaintained.Foranother,itisagoodreferencetochooseappropriatemachinetoolaccordingtotheprocessingrequirementofworkpieces.What’smore,theforecastofitsvariationrulecouldprovidefoundationforproactivemaintenanceofmachinetoolbymonitoringthedynamicperformanceoff

7、eedsysteminthelongrun.Therefore,theresearchontestandevaluationmethodfordynamicperformancesoffeedsystemofCNCmachinetoolhasgreatvaluesbothintheoryandengineeringpractice.Themainachievementsareasfollows:(1)Theeffectivetestandevaluationmethodforthedynamicperforman

8、ceoffeedsystemwaspresented.Inthiscase,threedifferentexcitationsignalsweregiventomachinetoolandtheresponsedatacouldbegetthroughgratingscale.Thegeneralevaluationresultsofthedynamicperforman