内嵌式快刀伺服机构的静态特性分析与实验验证

发布时间：2021-03-19 14:53

　　基于音圈电机驱动研制一种内嵌式快刀伺服装置,该装置结构紧凑,导向精度高,并运用Workbench进行了有限元仿真。静态分析得到气浮装置的应力应变分布情况,获得零部件最大变形量和最大应力值;模态分析得到气浮装置各阶固有频率和振型,并通过模态实验进行对比,验证有限元模型的合理性。分析结果表明:增加刚性支撑可提高快刀伺服装置固有频率,能有效避免"共振"现象发生。该设计方案能够实现大行程高刚度切削加工要求。 

【文章来源】：机床与液压. 2020,48(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

快刀伺服装置结构

目前在气体静压方面常用的节流方式有小孔节流、环面节流、狭缝节流和多孔质节流等,各节流器结构如图2所示[6]。多孔质节流器与其他节流器相比,将具有各向同性的多孔质材料作为节流器的主要材料,节流器表面能够形成大量微小节流孔,使气浮装置的压力能够得到合理的分配,减小对气浮轴壳导向功能的限制,充分发挥节流能力,且一定条件下材料自身具有一定的吸振能力,使气浮装置的刚度满足设计要求[7]。同时多孔质节流器分布面积大,具有更好的承载能力、刚度和稳定性,因此采用多孔质节流器来设计气浮装置。运用SolidWorks软件建立气浮装置三维模型,如图3所示。由石墨材料制作的气浮块起到节流器的作用,通过合理设计节流器结构与通道,实现气浮块的均压作用;通过增大供气压力、调整气膜厚度的方式来提高气浮装置的承载能力和刚度,进而提高气浮装置导向精度。

运用SolidWorks软件建立气浮装置三维模型,如图3所示。由石墨材料制作的气浮块起到节流器的作用,通过合理设计节流器结构与通道,实现气浮块的均压作用;通过增大供气压力、调整气膜厚度的方式来提高气浮装置的承载能力和刚度,进而提高气浮装置导向精度。设计的气浮轴壳起到导轨的作用,结合气浮装置设计、制造与装配,设计的气浮装置主要参数如表1所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模态参数验证的机床结构件优化设计[J]. 应申舜,林绿高,计时鸣.  浙江大学学报(工学版). 2018(10)
[2]“工”字型气体静压主轴的动力学特性研究[J]. 于贺春,王广洲,李智浩,张国庆,王文博,赵则祥.  制造技术与机床. 2018(09)
[3]基于压电陶瓷的快刀伺服车削加工补偿研究[J]. 刘锦水,李克天.  机电工程技术. 2017(09)
[4]闭式静压导轨结构静动态性能分析[J]. 李松,宋锦春,任广安,蔡衍.  机械设计与制造. 2013(10)
[5]微结构自由曲面的超精密单点金刚石切削技术概述[J]. 李荣彬,孔令豹,张志辉,杜雪,陈新,刘强.  机械工程学报. 2013(19)
[6]音圈电机驱动的快刀伺服系统建模与性能分析[J]. 戴一帆,段纬然,王贵林,杨帆.  国防科技大学学报. 2008(01)

博士论文
[1]基于FTS的微结构表面超精密车削控制系统及实验研究[D]. 王晓慧.哈尔滨工业大学 2011

硕士论文
[1]多孔质静压气体轴承承载性能的理论与实验研究[D]. 孟磊.哈尔滨工业大学 2017
[2]超精密车削大行程两轴快速刀具伺服装置设计研究[D]. 王涛.吉林大学 2013
[3]快刀伺服加工关键技术研究[D]. 万飞.国防科学技术大学 2010



本文编号：3089758