液体静压支承平台的直驱低速性能影响因素分析.pdf

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1、设计与研究D嘞nandR绷咄液体静压支承平台的直驱低速性能影响因素分析8陈东生吉方蓝河(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：针对液静压导轨支承平台的直线电动机低速驱动性能。从动力学模型出发，根据驱动系统构架，分析并验证了以下因素对直驱低速性能的影响：检测元件信号类型、信号处理、分辨率；电动机功率变换器类型；控制模式及伺服参数；切削力、导轨油膜的粘性剪切阻力、平台风琴罩及线缆摩擦力等外界干扰力。关键词：液体静压支承；直接驱动；低速性能中图分类号：rIM359．4文献标识码：AEffectanaIysis0ntheIOwspeedstabi¨tyOfhydros

2、taticbear．ngstagdriVenby¨nearmOtOrCHENDongsheng，JIFang，LANHe(MaemneryM彻ufact面ngTeclulolog)，ResearchInstitute，ChinaAcadenlyofEn西neeringPhysics，Ⅶanyang621900，CHN)atthe10w—speeddirvecapabilityofhydrostaticbearingstagdriVenbylinearmotor，basingonAbs”act：Aimingthefhmeofdrivingsystemandmodelofkinetics，a

3、nalyzesandvalidatestheinnuencefactoronthelowspeedstabilityofdirect—ddvingstag．asfollows：thesignaltype，signalpmcessingandresolutionofmeasureelement；thetypeofpowerconvenor；themodelofcontmlandsen，opammeter；cuttingforceandviscosityresistanceofoilfilm，intedbrenceforceofo玛ancoVer，thefhctionofchainandca

4、ble，etc．Keywords：hydrostraticbearing；direct—driving；low—speedperfbrmance由于液体静压相对于气体静压导轨具有刚度大、线电动机，影响机构的伺服控制性能。笔者针对液静阻尼高、受外界干扰小的特点，应用中能够得到更高的压导轨支承平台的直线电动机驱动性能，从整个液静控制精度，对于加工机床多采用液体静压支承导轨。压支承平台的机电特性出发，对驱动系统各部分对性液静压导轨系统中，导轨采用了一层带有压力的油膜，能的影响进行分析。该油膜均匀地分布在导轨接触面上，可使运动部件在l直线电动机驱动的液静压支承平台的动力油膜上滑动，由于导轨表面之

5、间不发生直接接触，因此学模型分析导轨操作时不会磨损，而且，由于运动部件悬浮在油膜上滑动，从而减小了振动对机床所产生的影响。液静单纯对直线电动机驱动进行分析是没有实际意义压导轨的驱动需要满足超精密加工的需要，对于进给的，必须针对实际的负载和支承结构，并对伺服驱动连驱动用伺服系统的性能主要有以下两个方面的要求：接的机械进行分析。直线电动机的驱动对象是液静压(1)有稳定平滑的瞬态响应，尤其是低速平滑性；(2)支承导轨，液静压导轨的阻尼比较高，对驱动系统而言要求其稳态和动态位置跟随误差小，以获得高精度的产生了一个较大的摩擦阻力厶。(未)，在加工时产生一定位和跟踪控制性能。个负载切削力．^刊(￡)

6、，直线电动机动子运动会产生一导轨的驱动形式主要有滚珠丝杠、液体静压丝杠、个纹波推力．^。。(戈)，加工时还会受到其他的运动平台直线电动机直接驱动等方式。直线电动机驱动消除了中的拖链及线缆摩擦等外部干扰力工(￡)。系统要想中间传动机构，结构简单、摩擦小、无齿隙误差响应快、运行在稳定状态(恒速运行状态和定位运动状态)，根据精度高。但其结构上的简化必然增加控制上的难度，动力学方程，力的矢量和必须为零。液静压导轨支承的中间环节的消除使得外部干扰无衰减地直接作用于直永磁同步直线电动机驱动系统的动力学方程如下：$国家“高档控机床与机床制造装备”科技重大专项：强激光光学元件超精密制造关键装备研制(20

7、13zx04006固011)粼弋．．：彳’z⋯_平幕3朋DesignandR渊呐设计与研究八￡)=m算哳刊(￡)帆。(戈)蜕Ppl。(z)瓴(￡)尺。在直线电动机闭环控制中，光栅的信号作为控制对于液静压平台的驱动性能而言，就是看茁的特的唯一反馈输入，它的优劣直接影响到最终的控制性性如何，加速度为零，平台匀速运动；加速度大，平台动能。光栅尺的输出信号类型，常用的有两种：一种是经态性能好；电动机驱动力六n需要实时平衡外部的切削过信号细分