精工機(jī)床在低速或重載的情況下容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。爬行出現(xiàn)會(huì)影響機(jī)床的定位精 度和表面粗糙度等，嚴(yán)重時(shí)還可能造成機(jī)床停機(jī)，給機(jī)床造成過大的傷害。國(guó)內(nèi)外的學(xué) 者和專家針對(duì)爬行現(xiàn)象，提出了八種有關(guān)爬行的物理模型，并根據(jù)物理模型計(jì)算出數(shù)學(xué) 模型后推導(dǎo)出造成爬行的各種因素，最終提出解決方案。
精工機(jī)床在切削加工的過程當(dāng)中，大量的熱量主要來源于各類電路、動(dòng)力源、相 對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件之間生成的摩擦熱、切削熱、環(huán)境溫度變化傳導(dǎo)的熱量、冷卻系統(tǒng)帶 走的熱量等W。其中尤其是滾珠絲杠高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，其熱變形嚴(yán)重阻礙了精工機(jī)床 ******性能的發(fā)揮。滾珠絲杠的熱伸長(zhǎng)直接影響絲杠本身的螺距誤差，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重的 削弱滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度，從而大大地降低了精工機(jī)床的加工精度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與 響應(yīng)的快速性。國(guó)外關(guān)于滾珠絲杠副熱變形研宄進(jìn)行的比較早，專家學(xué)者已經(jīng)做了很 多的試驗(yàn)研究工作。
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滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的前提?？招臐L珠絲杠、實(shí)心滾 珠絲杠的穩(wěn)定性用開環(huán)伯德圖來驗(yàn)證，并從理論上用勞斯判據(jù)證明了從電機(jī)到工作臺(tái) 機(jī)械部分系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)上面的分析及表4.1、表4.2中的參數(shù)在 MATLAB/Simulink中建立整個(gè)系統(tǒng)、部分系統(tǒng)[4G'53]的仿真模型分別如圖4.2、圖4.3。
論文以某一型號(hào)的精工加工中心的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為研宄對(duì)象，探討了空心滾珠絲 杠的數(shù)學(xué)模型、邊界條件、仿真分析等，為空心滾珠絲杠的應(yīng)用提供理論依據(jù)。該課 題的研宄不僅具較高的好理論研究?jī)r(jià)值，而且有重要的工程實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。滾珠絲杠 伺服進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)熱問題是制約精工機(jī)床向高速、高精度發(fā)展的瓶頸問題，這一課題的 研宄有助于提升我國(guó)的精工機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的水平。論文的主要研宄內(nèi)容和結(jié)論如 下：
本文對(duì)空心滾珠絲杠在機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的應(yīng)用做了深入的探討，得出了重要的 研宄結(jié)論；然而在時(shí)間緊迫的情況下，有一些問題仍需有待解決。因此，在現(xiàn)有研宄 的基礎(chǔ)上，可以考慮以下幾個(gè)方面：
事實(shí)上，不論是單純的增大驅(qū)動(dòng)速度，減小工作臺(tái)質(zhì)量和靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差，還是 提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度和阻尼都不能完全解決爬行問題，由于加工零件的尺寸形狀、機(jī)床 的材料和經(jīng)費(fèi)等各方面因素綜合考慮下來，很難達(dá)到最優(yōu)的參數(shù)比，說明應(yīng)用這種方法 改善爬行具有一定的局限性。
根據(jù)爬行的ADAMS仿真模型，在導(dǎo)軌加入模擬振動(dòng)源[46~52]來模擬在現(xiàn)實(shí)中機(jī)床在 工作時(shí)導(dǎo)軌出現(xiàn)振動(dòng)?；贏DAMS中的View平臺(tái)，在導(dǎo)軌上添加移動(dòng)副，加入驅(qū)動(dòng) 速度，調(diào)整合適的速度參數(shù)，設(shè)置驅(qū)動(dòng)速度仍為8mm/s,工作臺(tái)質(zhì)量15Kg,靜動(dòng)摩擦系數(shù) 之差為0.05,系統(tǒng)的彈簧剛度和阻尼分別為1000N/mm和IN.s/mm ,后加入的移動(dòng)副參 數(shù)設(shè)置最初值為零，在此參數(shù)下仿真結(jié)果圖和圖3.2完全一致。添加了移動(dòng)副的ADAMS 模型圖如下所示：
為了能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)振動(dòng)源的頻率和幅值進(jìn)行控制，需要對(duì)不同頻率下幅值的分 布范圍進(jìn)行深入的討論。
PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，又稱自動(dòng)控制(比例一微分一積分控制器)，是工業(yè)應(yīng)用控制中常 見的反饋回路部件。PID控制器問世至今己有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定 性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參 數(shù)不能完全確定時(shí)，自適應(yīng)控制和魯棒控制可以克服系統(tǒng)中所包含的不確定性，達(dá)到 優(yōu)化控制的目的。當(dāng)系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定時(shí)，應(yīng) 用PID控制技術(shù)最成為了******選擇之一。下圖是一個(gè)簡(jiǎn)易PID控制器：