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1、电磁驱动快速刀具伺服机构的电磁场和驱动力导读：就爱阅读网友为您分享以下“电磁驱动快速刀具伺服机构的电磁场和驱动力”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to.com的支持!ISSN1000-0054清华大学学报(自然科学版)2008年第48卷第8期 CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2008,Vol.48,No.8w19http://qhxbw.chinajournal.net.cn 电磁驱动快速刀具伺服机构的电磁场和驱动力谢晓丹, 王博超, 吴 丹(清华大学精密仪器与机械学系,北
2、京10084)摘 要:为了实现非轴对称光学元件的高效、高精度车削,研究了基于变磁阻正应力电磁驱动原理的快速刀具伺服机构(fasttoolservo,FTS)。通过解析计算和数值模拟,得出如下结论:该类型FTS的驱动力在工作范围内能保持良好的线性化特征;其最大加速度潜力可达4500m/s2;气隙宽度X0是关键结构参数,对于微行程(100Lm)10电磁驱动机构,X0应在工作行程的2～5倍范围内选取。关键词:非轴对称车削;快速刀具伺服机构;电磁驱动;驱动力;线性化中图分类号:TG502.1;TM301文章编号:10000
3、054(2008)08-129804文献标识码:A度、柔性化加工。超精密非轴对称车削的关键是刀具能实现高速往复进给运动,这需要在车床拖板上安装具有快速响应能力的微进给快速刀具伺服机构(FTS)。现有FTS大多基于压电陶瓷驱动原理,它的工作频响一般低于2kHz,且有效行程较短。利用变磁阻正应力的电磁驱动原理,有望实现FTS的超高频响微进给。美国北卡罗来纳州立大学和麻省理工学院先后研制了基于该原理的电磁驱动机构,工作频响从300Hz到10kHz不等,工作行程为数十微米;但两家的研究局限于解析方法的定性分析,或直接采用工
4、程经验,未深入探究驱动机构的电磁场和驱动力特性及影响因素,掣肘了对变磁阻正应力电磁驱动机构潜力的进一步挖掘。本文介绍了一种基于变磁阻正应力电磁驱动原理的FTS,可实现短行程范围内的超高频响、高加速度和高精度的微进给运动。本文着重研究了该种驱动机构的电磁场及驱动力特性,并综合使用解析[4-6][2-3][1]MagneticfieldanddrivingforcecharacteristicsforafastelectromagnetictoolservoXIEXiaodan,WANGBochao,WUDan(Dep
5、artmentofPrecisionInstrumentsand10Mechanology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Anormalstresselectromagneticfasttoolservowasdevelopedtoimprovetheproductivityandprecisionofnon-axisymmetricturning.Thetoolisbasedonthebiasfluxfordriving-forcelineariz
6、ation.Bothfluxcurrentanalysisandfiniteelementanalysissolutionswereusedtoinvestigatethemagneticfieldanddrivingforcecharacteristicstoidentitythekeyfactorscontrollingthecuttingcharacteristics.Theresultsshowthatdrivingforcelinearizationisapplicablethroughouttheent
7、irestrokeandthattheair-gaplengthisakeyfactorforthestructureanditisapproximately2～5timesofthestroke;andthefasttoolservoofthistypehasapotentialaccelerationof4500m/s2.Keywords:non-axisymmetricturning;fasttoolservo;和数值方法,定性和定量分析了影响电磁场和驱动力变化的因素及其规律。1 电磁驱动FTS结构描述变磁阻
8、正应力电磁驱动的驱动力Fd可表达为Fd=KI2.X2(1)式中:K为系统结构常数;I为驱动电流;X为工作位移。基于该原理的驱动机构具有力密度大、谐振频率高、体积小、惯量低等优点;10但也有如下缺点,驱动力不是励磁电流和工作位移的线性函数,且气隙磁阻随工作位移的变化而改变,这使得执行机构electromagneticdriven;drivingforce;li
