主轴与刀具回转精度的主动控制

《主轴与刀具回转精度的主动控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10255学号：2110587主轴与刀具回转精度的主动控制ActiveControlOfTheToolSpindleRunout作者姓名：蚕童遗国家863高技术研究发展计划，项目编号：2012AA041309东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完

2、全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文储躲眚鑫涛日期：7纠尹年多月节日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密Z⋯一虢穆祷⋯燧名专云易日期：州垆年f月牛日日期：五晰年∥月尹日主轴．刀具系统

3、回转精度的主动控制主轴与刀具回转精度的主动控制摘要主轴一刀具系统的回转精度是评价机床性能的一个非常重要的指标，历来受到广泛的重视。国内外许多学者对其进行了大量的研究和探讨。传统的研究中主要着眼于对主轴的回转精度的测量和评价方面，这是主轴一刀具系统回转精度作为一个综合的评价指标的复杂性和不确定性所决定的。虽然传统的宏观加工在当今技术条件下，对于普通精度的加工完全可以忽略回转精度的影响，但是在微细加工领域，主轴一力具系统回转精度就会成为阻碍微细切削加工性能提升的最大障碍，因为主轴一刀具系统回转精度同

4、切削深度在同一数量级。最直接的提高主轴一刀具系统回转精度的方法就是减小主轴、轴承、刀夹和刀具的制造和装配误差，甚至改进或者简化微细加工用主轴、刀夹和刀具的结构来满足回转精度要求，克服装配和加工精度不足的缺陷，但是更高的精度也意味着更高的成本。本文的核心内容为探讨主轴一刀具系统回转精度的主动控制的可行性，针对回转精度的复杂性，提出了主轴一刀具系统回转主轴．刀具系统回转精度的主动控制精度主动控制思路。刀具部分是主轴一刀具系统回转误差的最大位置和回转误差对加工影响最大的位置，本文的研究即是对刀具部分进

5、行径向回转误差的控制和抑制。为了探讨该方案的合理性，作者进行主轴一刀具系统的主动控制建模分析。本文从微细加工的实际需要出发，开展了主轴与刀具回转精度的主动控制研究，论文工作主要成果包括：(1)讨论了主轴一刀具系统的动力学模型的建立方法，主要是主轴一刀具系统的转子动力学有限元模型的建立，即单元模型建立及其组装成为系统模型的方法，并利用该模型计算和探讨了主轴一刀具系统的动力学特性。(2)在主轴一刀具系统动力学模型建立的基础上，探讨了回转精度主动控制的方法以及LQR控制器的特点，在将主轴一刀具系统的动

6、力学模型转化为状态方程之后，对该模型进行了求解，同时利用LQR控制器对主轴一刀具系统的回转误差抑制进行了控制仿真实验，对LQR控制器的控制效果进行了探讨。(3)探讨了LQR控制器的Q和R矩阵选取问题，针对Q和R矩阵选取的困难，又提出了采用遗传算法对对Q和R矩阵进行了优化，给出了遗传算法设计的过程及详细参数，并给出了优化前后控制效果的分析，结果表明，该优化方法可以进一步提高控制¨主轴·刀具系统回转精度的主动控制效果。(4)讨论了主轴一刀具系统回转精度的测量方法及其影响因素。实验采用两种不同的测量方

7、法，即波龙激光传感器检测和LMS系统加电涡流传感器检测，对主轴一刀具系统的回转精度进行了测试和分析，绘制的同步轴心轨迹图以及回转误差随速度的变化曲线图，表明主轴一刀具系统的回转误差形状多为三棱柱状，回转误差同速度的相关性比较大，最后比较了两种测量方法。关键词：主轴一刀具系统回转精度，转子动力学，有限元，回转误差主动控制，LQR控制，遗传算法¨I主轴．刀具系统回转精度的主动控制ACTIVECoNTRoLoFTHETooLSPlNDLERUNoUTABSTRACTTool—spindlesystem

8、runoutisanveryimportantindicatorofmachinetoolperformanceandalwayswidelyappreciated．ManydomesticandforeignscholarshavedonealotofresearchandStudyonit．Traditionalresearchmainlyfocusesontheaecuracyofthetool—spindlemeasurementandevaluation，whichisdetermin