基于音圈电机驱动的快刀伺服装置研制
发布时间：2023-02-07 07:36
随着科学技术的迅猛发展,具有复杂微结构的光学表面越来越广泛地被应用到航天、通讯、医学和军事等一系列科学领域中。这类光学表面通常形貌复杂,对加工的要求很高,加工时间长,传统的加工方法已经很难满足日益增长的需求。快刀伺服加工技术以其频响宽和效率高的特点,能够很好地解决关于复杂面型加工的核心问题。现在国内快刀伺服加工技术的加工行程都比较短,基于此本文尝试研制出一套工作行程较大的快刀伺服装置,并对其进行相关测试。其主要内容如下:1.根据大行程的设计要求,从四种驱动方式和两种导向结构的对比中,选择出“音圈电机+气浮导轨”的形式。进行受力分析,计算出惯性力、切削力和摩擦力,完成对音圈电机的选型。完成对快刀伺服装置的数学建模得到传递函数,并进行响应仿真。2.尝试采用的多孔质节流器设计气浮导轨。设计实验测量出多孔质材料的渗透率,并检查其是否在发生气锤现象的范围之内。按照设计要求和实际情况选择了矩形封闭式结构的空气静压导轨,并建立数学模型。根据模型的推导,得到气浮导轨的承载力和刚度,从中选出最佳工作间隙。3.选择用PMAC控制器、Elmo驱动器和RENISHAW光栅尺完成了快刀伺服装置控制系统的搭建。完...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题的研究背景与意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 发展趋势
1.3 本文研究内容
第二章 音圈电机快刀伺服装置方案设计
2.1 快刀伺服装置结构设计
2.1.1 伺服装置的设计要求
2.1.2 快刀伺服装置的运动形式
2.2 音圈电机选型
2.2.1 音圈电机工作原理
2.2.2 切削力计算
2.2.3 音圈电机选型
2.3 音圈电机伺快刀服装置的数学建模与仿真
2.3.1 音圈电机电压平衡
2.3.2 快刀伺服装置受力平衡
2.3.3 快刀伺服装置数学模型
2.3.4 响应仿真分析
2.4 本章小结
第三章 气浮导轨设计与分析
3.1 气体润滑技术简介与优势
3.1.1 气体润滑技术简介与优势
3.1.2 气体润滑中典型节流器
3.1.3 选择多孔质材料作为节流器的优点
3.2 多孔质材料的分析与实验
3.2.1 多孔质材料的渗透系数
3.2.2 渗透系数的实验原理
3.2.3 多孔质材料渗透系数的实验设计与分析
3.3 气浮导轨的结构设计与分析
3.3.1 气浮导轨的结构类型
3.3.2 气浮导轨的结构设计
3.3.3 气浮导轨的数学建模
3.3.4 数学建模的计算结果
3.3.5 闭式气浮导轨刚度特性
3.4 气浮导轨工作间隙
3.4.1 工作间隙加工工艺
3.4.2 工作间隙定性实验
3.5 本章小结
第四章 快刀伺服装置控制系统设计
4.1 快刀伺服加工控制系统的总体结构
4.1.1 快刀伺服装置总体结构
4.1.2 系统控制结构
4.2 控制系统硬件选型
4.2.1 控制器
4.2.2 伺服驱动器
4.2.3 位置检测装置
4.3 伺服驱动器配置
4.4 基于PMAC控制系统的硬件调试
4.4.1 基于PMAC的PID控制滤波器
4.4.2 PID参数设定
4.4.3 开环测试
4.4.4 响应测试
4.5 本章小结
第五章 快刀伺服装置的性能测试和加工实验
5.1 性能测试平台搭建
5.1.1 电容位移传感器
5.1.2 测试平台
5.2 性能测试
5.2.1 定位精度和重复定位精度实验
5.2.2 稳定性实验
5.2.3 工作频响测试
5.3 工件加工实验
5.3.1 加工实验平台
5.3.2 工件加工实验
5.3.3 工件加工结果分析
5.3.4 深度检测实验
5.4 本章小结
总结与展望
1 总结
2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3736673
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题的研究背景与意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 发展趋势
1.3 本文研究内容
第二章 音圈电机快刀伺服装置方案设计
2.1 快刀伺服装置结构设计
2.1.1 伺服装置的设计要求
2.1.2 快刀伺服装置的运动形式
2.2 音圈电机选型
2.2.1 音圈电机工作原理
2.2.2 切削力计算
2.2.3 音圈电机选型
2.3 音圈电机伺快刀服装置的数学建模与仿真
2.3.1 音圈电机电压平衡
2.3.2 快刀伺服装置受力平衡
2.3.3 快刀伺服装置数学模型
2.3.4 响应仿真分析
2.4 本章小结
第三章 气浮导轨设计与分析
3.1 气体润滑技术简介与优势
3.1.1 气体润滑技术简介与优势
3.1.2 气体润滑中典型节流器
3.1.3 选择多孔质材料作为节流器的优点
3.2 多孔质材料的分析与实验
3.2.1 多孔质材料的渗透系数
3.2.2 渗透系数的实验原理
3.2.3 多孔质材料渗透系数的实验设计与分析
3.3 气浮导轨的结构设计与分析
3.3.1 气浮导轨的结构类型
3.3.2 气浮导轨的结构设计
3.3.3 气浮导轨的数学建模
3.3.4 数学建模的计算结果
3.3.5 闭式气浮导轨刚度特性
3.4 气浮导轨工作间隙
3.4.1 工作间隙加工工艺
3.4.2 工作间隙定性实验
3.5 本章小结
第四章 快刀伺服装置控制系统设计
4.1 快刀伺服加工控制系统的总体结构
4.1.1 快刀伺服装置总体结构
4.1.2 系统控制结构
4.2 控制系统硬件选型
4.2.1 控制器
4.2.2 伺服驱动器
4.2.3 位置检测装置
4.3 伺服驱动器配置
4.4 基于PMAC控制系统的硬件调试
4.4.1 基于PMAC的PID控制滤波器
4.4.2 PID参数设定
4.4.3 开环测试
4.4.4 响应测试
4.5 本章小结
第五章 快刀伺服装置的性能测试和加工实验
5.1 性能测试平台搭建
5.1.1 电容位移传感器
5.1.2 测试平台
5.2 性能测试
5.2.1 定位精度和重复定位精度实验
5.2.2 稳定性实验
5.2.3 工作频响测试
5.3 工件加工实验
5.3.1 加工实验平台
5.3.2 工件加工实验
5.3.3 工件加工结果分析
5.3.4 深度检测实验
5.4 本章小结
总结与展望
1 总结
2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3736673
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