基于SIMULINK的伺服进给系统仿真模型与分析.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术NO．32013年3月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueMar．2013文章编号：1001—2265(2013)03—0080—04基于SIMULINK的伺服进给系统仿真模型与分析木孙军，刘伟，田龙，朱伟，汤海伦(沈阳建筑大学交通与机械工程学院，沈阳110168)摘要：为了方便和准确的研究影响数控机床伺服进给系统性能的各种因素以及设计更加优良性能的系统，在分析一般数控机床伺服进给系统基础之上，依据经典机械动力学原理，建立了一种伺服进给系统的仿真模型。利用Matlab／Sim

2、ulink仿真工具对影响该系统的系统刚度、工作台质量以及间隙、摩擦力、切削力等因素进行了综合的动态仿真，得到了工作台输出速度和输出位移的响应曲线。结果表明，采用所建模型，可以快速有效的对系统进行动态模拟仿真，并且能够很直观的观察和对比仿真结果，得到的相应结论对以后伺服进给系统的优化提升和设计改造具有一定的实用价值和参考价值。关键词：数控机床；伺服进给系统；仿真模型中图分类号：TH161；TP23文献标识码：AServoFeedDriveSystemSimulationModelandAnalysisBasedOUSIMULINKSUNJun。LIUWei．TIANLo

3、ng，ZHUWei，TANGHai—lun(SchoolofTraficandMechanicalEngineering，ShenyangJianzhuUniversity，Shenyang110168，China)Abstract：Inordertostudyonvariousfactorswhichcanaffectservofeeddrivesystemperformanceanddesignahighperformancesystem，inthispaper，aservofeeddrivesystemcomprehensivesimulationmodelis

4、establishedbasedonclassicmechanicaldynamicstheory．Changingdifferentparametersofthesystemsuchassystemstiffness，tablemass，backlash，frictioninthedrivesystemandcuttingforcemakesthecorre—spondingsimulationonthesystembyusingofMatlab／Simulinktool，andgetthesimulationresultswhichcanreflectthedyn

5、amicperformanceideally．Theresultsshowthatusingthismodelcanmakesimulationrapidlyandeffectivelyandcanobserveandcontrastthesimulationresultsintuitively，alsocometosomeofthespecificconclusionswhichhavecertainpracticalvalueandreferencevalueforfuturesystemoptimization．Keywords：CNCmachinetools：

6、servofeeddrivesystem：simulationmodel联轴器、轴承、滚珠丝杠副以及工作台等部件组成。0引言其主要作用是通过滚珠丝杠副将旋转运动转化为执行数控机床的伺服进给系统主要由伺服电机、机件的直线运动，图1是伺服进给系统结构简图。械传动装置、执行件和检测反馈装置等组成。拥交流电机联轴器轴承工作台有一个性能优良的伺服进给系统，对数控机床加工质量和精度的提升是显而易见的。在对数控机床进行设计和改造时，为了更方便快捷的了解机床的性能，建立一个有效精确的仿真模型就显得尤为重要，滚珠丝杠螺母轴承通过建立的数学模型，利用功能强大且应用广泛的图1伺服进给系统结

7、构简图Matlab／Simulink仿真具对系统进行仿真，可以快机械传动机构本身就是个动力学系统，为了便于而准确的了解各因素对伺服进给系统性能的影响程计算和分析，将图1中所示的机械传动装置简化为图度和影响方式。2所示的机械传动机构等效动力学模型。1数控机床交流伺服进给系统数学模型图2中，T、0分别为电机轴的驱动转矩、输出转角，，是电动机和滚珠丝杠的等效转动惯量，K是1．1机械传动装置数学模型的建立动力学系统的等效总刚度，C是轴承及滚珠丝杠副伺服进给系统的机械传动装置主要由驱动电机、收稿日期：2012—07—13基金项目：辽宁省科技攻关项目(20102