数控机床伺服进给系统性能检测及评估的研究

发布时间：2017-08-26 05:13

  本文关键词：数控机床伺服进给系统性能检测及评估的研究

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【摘要】：数控系统是数控机床的核心部分,而伺服控制作为目前数控机床中数控系统的重要装置,其性能参数指标的好坏直接影响到数控机床执行装置(进给系统、主轴系统等)的静态和动态特性、负载能力、精度、响应速度及稳定性,最终决定了数控机床的加工精度和制造水平。所以研究应用于数控机床伺服进给系统性能检测及评估技术具有较高理论意义及工程实用价值。本文研究的主要如下:详细阐述了伺服进给系统的机械传动机构、故障类型以及故障机制分析;根据有关滚珠丝杠副的实验规范对进给系统性能参数测试提出6点试验要求,同时对定位精度、温度、加速度等重要检测指标的作了详细介绍。针对全闭环控制的数控机床伺服进给系统,结合自动控制工程理论,确定了响应效率、定位精度、速度跟踪及延迟特性等四个评价指标;同时建立的伺服进给系统性能检测平台,阐述了性能测试系统原理、并根据测试要求选择合适的温度、位移、流量计及加速度传感器;描述了伺服进给系统性能检测系统的结构组成,并通过检测系统对加速度、温度、定位精度进行了测试与试验分析。详细阐述了无传感器测试原理、方法及信息获取方法;采用无传感器技术对数控机床伺服进给系统是在全闭环位置控制下进行性能参数检测,对采集的信息进行详细地分解和剖析;为对快速获取评估结果,提出一种在对全闭环位置控制性能参数测试试验完成后,将光删尺的反馈去掉,让伺服进给系统变成半闭环控制系统,通过光栅尺来衡量其精度的方法;根据数控机床伺服进给系统特性,分别采用均值、方差、峰峰值、偏斜度、峭度作为无传感器信息幅值变化的指标。结合无传感器信息特性,提出采用硬件调制技术对早期微弱故障进行诊断,在仿真试验平台上调整不同的位置环比例增益进行试验,提高了找到故障根本原因的效率;详细阐述了数控机床伺服进给系统的常见故障,同时从常见的故障中选择伺服进给系统减速机构中的齿轮、蜗轮蜗杆等表面发生点蚀和胶合的故障进行故障诊断。
【关键词】：数控机床 伺服进给系统 性能检测 性能评估
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究目的和意义10
• 1.2 数控机床伺服系统的基本要求10-12
• 1.3 伺服进给系统性能测试及评估国内外研究现状12-13
• 1.3.1 伺服进给系统性能测试国内外研究现状12-13
• 1.3.2 伺服进给系统评估技术国内外研究现状13
• 1.4 无传感器对伺服进给系统性能测试与评估研究现状13-14
• 1.5 论文的主要研究工作及内容14-15
• 第2章 数控机床伺服进给系统15-26
• 2.1 伺服进给系统组成15-23
• 2.1.1 伺服进给系统的传动结构15-21
• 2.1.2 伺服系统中的伺服电机21-23
• 2.2 伺服进给系统性能参数23-26
• 2.2.1 伺服进给系统的定位精度23-24
• 2.2.2 伺服进给系统的温度24
• 2.2.3 伺服进给系统的加速度24
• 2.2.4 伺服进给系统的其他检测指标24-26
• 第3章 伺服进给系统性能评价指标与检测分析26-38
• 3.1 评价指标的确定26-29
• 3.1.1 响应效率26-27
• 3.1.2 定位精度27
• 3.1.3 速度跟踪27-28
• 3.1.4 延迟特性28-29
• 3.2 伺服进给系统性能测试系统设计29-32
• 3.2.1 性能测试系统原理29-30
• 3.2.2 传感器的选配30-32
• 3.3 伺服进给系统性能检测系统32-33
• 3.4 伺服进给系统性能测试与分析33-38
• 3.4.1 加速度测试与试验分析33-35
• 3.4.2 温度测试与试验分析35-36
• 3.4.3 定位精度测试与实验分析36-38
• 第4章 无传感器对伺服进给系统性能检测与评估38-50
• 4.1 无传感器测试原理和方法38-40
• 4.1.1 无传感器测试原理38-39
• 4.1.2 无传感器测试方法39-40
• 4.2 无传感器信息获取方法40-43
• 4.2.1 伺服电机转矩信号的获取40-42
• 4.2.2 位置信号的获取42-43
• 4.3 无传感器信息表达方法的研究43-50
• 4.3.1 伺服进给系统常规性能评估参数43-46
• 4.3.2 无传感器信息表达方法46-49
• 4.3.3 无传感器信号时域分析49
• 4.3.4 无传感器信息的频域特征分析49-50
• 第5章 伺服进给系统故障诊断研究50-62
• 5.1 故障诊断研究50-53
• 5.2 经验模式分解诊断故障53-58
• 5.3 典型故障诊断58-62
• 第6章 结论与展望62-63
• 本论文结论62
• 论文工作展望62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68

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本文编号：739855