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1、第16卷第5期黄冈职业技术学院学报Vol.16No.52014年10月JournalofHuanggangPolytechnicOct.2014■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■∗基于直线电机的高速进给平台研究陆龙福,罗进生,袁喜林(黄冈职业技术学院,湖北黄冈438002)摘要:设备再加工制造及改造是目前中小型企业降低设备购买费用的一个途径。改造的设备如果配备了高性能的数控系统,其精度可以大幅上升。以华中控818系统四轴加工中机床的直线交流伺服系统工作平台为研究对象,对平台进行运动精度、速度、行程
2、和受力等的分析,对进给平台的关键部件尺寸进行分析研究,并对主要结构设计进行论证。关键词:控制系统;参数研究;受力分析中图分类号:TM359.4文献标识码:A文章编号:1672-1047(2014)05-0114-03DOI:10.3969/j.issn.1672-1047.2014.05.34的时候要保证运动单元要比分辨率低一个量级,目1高速进给平台基本结构前设计测量反馈装置应用较多的是光栅。高速进给平台主要由运动控制器、上位机、驱光栅除了可以用来检测位移,也可以用作转角动器和电机四个部分组成。运动控制器采用的检测。光栅检测的输出型号是数字脉冲。光栅MP
3、C2810。运动控制器是在整个高速进给平台中测量的范围比较大,精度比较高,测量精度仅次于等同于人的大脑。人体对外界的感知通过人脑进激光干涉。工作台最终结构如图2所示。行分析,高速进给平台运动控制处理需要靠MPC2810运动器来完成,平台运动的误差计算和误差补偿,都由MPC2810来完成,同时在运动系统中,伺服电机要接受MPC2810发出的控制信号。高速进给平台的控制系统框图如图1所示。图2工作台结构图2高速进给平台设计要求工作平台其工作环境为:加工气门杆部,采用图1平台控制系统框图高速车削,普通情况下车削速度是10000r/min,气反馈环节对系统的测量
4、精度决定了整个高速门杆底部有锁夹槽,加工过程中要精确控制运行位进给系统的定位精度,在设计高速进给平台的时置,不能损坏槽部结构,主轴功率10kW,转矩80候,要考虑如何选择合适的测量装置。测量装置选N·m,平台上所能够加工的气门杆部直径最小的择的好坏直接影响高速进给平台的运动性能,分辨是φ8,最大φ35mm。气门所配车型不同,直径加率是测量装置能够测到的最小位移量,他受测量元工精度有所不同。根据气门加工质量要求,进给平件大小的影响,还受测量电路的影响。系统在设计台水平进给,进给采用直线电机驱动。∗收稿日期:2014-09-09基金项目:黄冈职业技术学院科研
5、项目“基于华中数控818系统四轴后置处理程序的开发”(C2022107)。作者简介:陆龙福,男,贵州独山人,讲师。研究方向:机械模具。·114·第5期基于直线电机的高速进给平台研究第16卷■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■根据上述进给平台运行环境,制定工作台伺服F根据加工条件通过相关公式进行计算。C轴设计指标要求见表1。高速进给平台运行所受摩擦力为F,由力学R表1伺服轴设计指标性能分析可知道,平台在运行时摩擦力与移动件质伺服轴全行程定位精度重复定位精度工进速度快进速度加速度负载量有关。采用直线电机
6、驱动,电机初级次级间有吸Z轴900mm5μm3μm10m/min90m/min10m/s2500kg力,也会影响到高速进给平台运行所受摩擦力的大3进给平台受力分析小,因此,图4中平台运行所受摩擦力为两力的合首先对刀具进行受力分析,将切削力进行分力,其大小由下式求出:解,如图3所示,得到切削力三个分力。FR=(mg+FAtt)u上式中:m为移动部件总质量;g为重力加速度;F为直线电机初级与次级直接的垂直吸引力;Attu为摩擦系数;F仅在运动运动的加、减速期间产生,可用ACC以下公式计算:图3切削力示意图F=maACC受力分析经验公式如下:a为运动加速度;x
7、FZyFZnFZF=9.81CafvKFZFZpZ电机额定推力F须满足:=9.81CxFYyFYnFYeFafvKFYFYpYF≥KK=9.81CxFXyFXnFXeFeffFafvKFXFXpX式中:对加工过程进行分析,加工对象材料是40Cr,K为推力储备系数;F切削速度是3650m/min,得到上述公式中的各项K为在一个周期内直线运动单元所要求的eff系数,将所选择的系数和加工受力条件代入公式进平均有效推力行计算,可以得到切削力在三个方向的分力。F=XK可以用下式计算eff165N,F=376N,F=96N。ZY2直线电动机的初级和工作台连为一个整体
8、,可∑(FLiti)K=eff以直接对工作台进行受力分析。受力模型如图4∑ti所
