数控车床的伺服系统调整技术

发布时间：2017-04-28 18:06

  本文关键词：数控车床的伺服系统调整技术，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伺服调整技术对提高数控机床的加工性能具有重要作用。本文主要研究了数控车床的伺服系统调整技术,目的是通过相关研究,寻求提升经济型数控车床产品的加工性能的有效方法,本文主要内容如下： 以ETC1625数控车床为例,介绍了该数控车床的主要特点。分析了加工过程中遇到的振纹与暗影、圆弧过象限反向过冲、高速加工中轮廓精度偏差等与伺服调整相关的加工问题。归纳了数控车床产品常见的几类与伺服调整有关的加工问题。 论文研究了ETC1625数控车床伺服的机械结构特点及伺服装配时的调整方法,从理论上分析了数控车床易出现伺服问题的机械部位。抽离并建立了伺服系统增益问题的一阶数学模型,分析了位置环伺服增益参数对于伺服系统的调整作用。抽离并建立了受主轴振动扰动时伺服系统的三阶数学模型,研究了伺服系统对外界等幅无阻尼振动的驱动参数调节情况。抽离并建立了含有机械“装配爬行”和“不同轴”等问题的伺服系统的四阶数学模型,分析了该类伺服系统的稳定性与传递函数特征方程根的情况,并提出相应改进方案。进而从理论上分析出伺服参数整定调整研究的必要性。 在理论分析的基础上,论文先从伺服系统的单个部件入手,研究了针对国产数控系统,配置独立的安川伺服驱动器的伺服参数整定方案,并验证了参数整定效果。设计了应用于生产实际的“伺服装配检测试验台”,介绍了其原理,将实际伺服机械装配效果量化、可视化,并提高了公司流量型数控车床产品的伺服机械装配效率与质量,为公司创造了经济效益。 文章在上述理论分析、单个部件研究的基础上,对文章开始部分提出的几类带来加工偏差的伺服问题,进行了伺服机械装配调整及电气参数整定相结合的现场伺服调整方案的研究,并验证了相关调整效果。在此基础上,为寻求通用性,论文结合我公司针对该型数控车床所进行的专项伺服优化调整项目,研究了基于球杆仪等设备,对ETC1625数控车床进行伺服调整的整套解决方案；研究了基于FANUC servo guide软硬件的电气伺服参数整定方法；编写了相关参数整定用的“盲调手册”。同时还通过样件切削,验证了机械调整与电气参数整定相结合的整套伺服调整方案的效果。
【关键词】：数控车床 伺服调整 测试与优化研究 数学建模与仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG519.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 数控车床的伺服系统调整特点与发展现状11-16
• 1.1 数控机床行业的特点与发展现状11-12
• 1.2 数控车床的特点与发展现状12
• 1.3 数控车床伺服系统调整的概述12-14
• 1.4 伺服系统调整研究的特点与发展现状14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 ETC1625数控车床的特点及遇到的与伺服调整相关的加工问题16-25
• 2.1 ETC1625数控车床的结构特点16-18
• 2.1.1 ETC1625数控车床的整体结构特点16-17
• 2.1.2 各组成部件的结构特点分析17-18
• 2.1.3 伺服传动部分的机械结构特点18
• 2.2 ETC1625实际使用中遇到的与伺服调整相关的加工问题18-23
• 2.2.1 加工中的圆弧过象限反向过冲问题18-20
• 2.2.2 高速加工中的轮廓精度偏差问题20-22
• 2.2.3 加工件表面的振纹与暗影问题22-23
• 2.3 本章小结23-25
• 3 引起加工问题的伺服机械结构分析及伺服系统的建模仿真研究25-50
• 3.1 伺服系统的机械结构分析25-28
• 3.1.1 伺服机械结构方面易出现问题的部位25-27
• 3.1.2 常见伺服机械装配过程27-28
• 3.1.3 相关机床的主要加工精度指标28
• 3.2 伺服机械调整的局限性28-29
• 3.3 数控车床的伺服控制理论分析29-31
• 3.3.1 PID控制理论29-30
• 3.3.2 伺服电机的控制特点30
• 3.3.3 数控系统对于伺服驱动器的控制30-31
• 3.3.4 实际中伺服参数调整时遇到的问题31
• 3.4 关于伺服系统增益参数的一阶建模与研究31-33
• 3.4.1 一阶模型问题的提取31-32
• 3.4.2 数学模型的建立与分析32-33
• 3.4.3 建模研究的意义33
• 3.5 关于伺服系统受外部低频振动时的三阶建模与仿真研究33-38
• 3.5.1 三阶模型问题的提取33-34
• 3.5.2 三阶数学模型的建立与分析34-35
• 3.5.3 MATLAB仿真研究35-37
• 3.5.4 三阶建模与仿真研究的结论分析37-38
• 3.6 关于伺服系统执行部分的四阶扰动建模与仿真研究38-48
• 3.6.1 四阶扰动模型问题的提出38-39
• 3.6.2 数学模型的建立与分析39-40
• 3.6.3 MATLAB仿真研究40-46
• 3.6.4 采用MATLAB对上述四阶传递函数的特征方程进行求解46
• 3.6.5 四阶模型的改进46-48
• 3.7 本章小结48-50
• 4 伺服驱动器的参数整定及伺服装配试验台的设计50-63
• 4.1 国产数控系统在经济型数控车床上的应用情况50
• 4.2 安川伺服搭载在国产数控系统上的伺服调整50-53
• 4.2.1 安川伺服驱动器的特点51
• 4.2.2 驱动器的伺服参数整定51-53
• 4.3 利用数字示波器的波形分析方法进行的驱动器参数整定53-57
• 4.3.1 多通路数字示波器的特点53
• 4.3.2 针对速度环的参数整定过程53-57
• 4.4 参数整定前后机床的实际测试分析57-58
• 4.5 设计伺服装配检测试验台及对其进行测试研究58-62
• 4.5.1 设计思想58
• 4.5.2 设计原理58-60
• 4.5.3 实际操作60-61
• 4.5.4 伺服装配检测试验台使用情况总结61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 ETC1625数控车床伺服系统的调整优化方案及热误差补偿63-89
• 5.1 ETC1625数控车床遇到的加工问题的现场伺服调整解决方案63-71
• 5.1.1 加工中的圆弧过象限反向过冲问题的现场解决方案63-66
• 5.1.2 高速加工中的轮廓精度偏差问题的现场解决方案66-68
• 5.1.3 加工件表面的振纹与暗影问题的现场解决方案68-71
• 5.2 多台ETC1625数控车床的专项伺服测试与伺服参数优化研究71-85
• 5.2.1 此项伺服调整测试的目的和主要研究方向71-72
• 5.2.2 测试研究的对象、步骤及设备72
• 5.2.3 使用球杆仪对机床进行的检测情况72-75
• 5.2.4 针对测试机床的伺服问题所进行的机械调整75
• 5.2.5 FANUC servo guide软硬件介绍75-79
• 5.2.6 对测试机床伺服参数的整定与优化79-81
• 5.2.7 相关伺服参数的分析研究81-82
• 5.2.8 伺服参数整定优化后的球杆仪检测情况82-83
• 5.2.9 优化调整前后样件的切削结果比较83-85
• 5.3 测试研究的总结与方法汇总85-86
• 5.3.1 测试研究总结85-86
• 5.3.2 盲调手册的编写86
• 5.4 丝杠的热误差补偿研究86-88
• 5.5 本章小结88-89
• 6 数控车床的伺服系统调整技术的归纳与展望89-91
• 6.1 回顾本文实践与理论两方面的成果89-90
• 6.2 数控车床的伺服系统调整技术的研究意义与展望90-91
• 结论91-92
• 参考文献92-94
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况94-95
• 致谢95-96

【参考文献】

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本文编号：333292