非圆截面零件加工动杰切削力建模及补偿技术研究

发布时间：2017-08-23 03:29

  本文关键词：非圆截面零件加工动杰切削力建模及补偿技术研究

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【摘要】：非圆截面零件以其省材料，使用寿命长，能产生特殊运动规律等特点，在某些特殊领域如航天，生物医学，汽车等行业被广泛应用。但是非圆截面零件由于其独特的形状和型线，采用车削加工通常比较困难，关键是精度难以保证，所以限制了非圆截面零件车削加工的普及和提高。在非圆车削加工中，要求在连续切削的过程中，刀具沿加工零件径向做高频往复直线运动，利用直线电机做微进给驱动机构直接驱动刀具，能够满足非圆加工要求，但动态切削力直接作用在直线电机上，对直线伺服系统来说就是一种外界干扰。仅依靠改进微进给伺服机构性能及其控制方法，来提高非圆加工精度是十分有限的。本文深入分析非圆车削过程的力学特性，研究非圆车削过程中切削力的产生机理和基本特征，在理论分析的基础上通过切削实验，建立切削力的数学模型。研究动态切削力的变化规律及其对微进给伺服机构的影响，通过辨识微进给机构的传递函数，结合确定的输入与输出信息得到加工过程中的动态切削力信息，从而进行切削力辨识。研究动态切削力的补偿问题，寻求可以实际使用的动态切削力的补偿方法。文中采用仿真和控制软件MATLAB对伺服控制系统和建立的数学模型进行仿真，通过分析比较，，得到一种或几种方法的融合，来消除加工过程中动态切削力对数控非圆车削系统的影响。
【关键词】：非圆截面零件 非圆车削加工系统 伺服控制系统 微进给机构 刀架驱动机构 动态切削力 切削力的数学模型
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG51;TH161.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 概述9-14
• 1.1 非圆截面零件在生产加工中的科学意义和应用前景9
• 1.2 非圆截面零件的生产加工研究的概况9-13
• 1.2.1 机械运动合成法加工阶段9-10
• 1.2.2 靠模仿形法加工阶段10-11
• 1.2.3 数控加工阶段11-13
• 1.3 本课题的具体研究内容和重点解决的关键问题13
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 重点解决的关键问题13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 非圆截面零件车削加工系统总体设计方案14-43
• 2.1 非圆截面零件数控车削加工机床的分析14-16
• 2.2 非圆截面零件数控车削控制系统的组成16-17
• 2.3 微进给传动机构的分析设计17-35
• 2.3.1 高频响微进给装置的驱动力学模型的建立18-20
• 2.3.2 运动平稳性要求20-21
• 2.3.3 微进给装置的组成21
• 2.3.4 微进给装置控制系统的组成21-22
• 2.3.5 微进给装置的理论模型建立22-28
• 2.3.6 微进给装置控制系统的优化设计28-32
• 2.3.7 微进给装置控制系统的仿真32-35
• 2.4 非圆截面零件车削刀架的分析设计35-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 非圆截面零件加工成形分析43-58
• 3.1 非圆截面零件车削加工中零件轮廓的成型方法43-46
• 3.2 非圆截面零件切削力的产生机理及其基本特征46-51
• 3.2.1 切削分力及其作用47-49
• 3.2.2 切削功率49
• 3.2.3 切削力的计算49-51
• 3.3 非圆截面零件加工切削力的采集与分析51-56
• 3.3.1 切削力最小相位系统辨识51-52
• 3.3.2 非最小相位系统切削力的辨识52-54
• 3.3.3 测试结果54-56
• 3.4 非圆截面零件加工中影响切削力的干扰因素的采集与分析56-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 切削力与干扰的数学模型的建立58-65
• 4.1 非圆截面零件车削的切削力模型的分析58-61
• 4.2 基于模糊评判的切削力干扰补偿的数学模型分析61-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第5章 基于 MATLAB 的非圆截面零件切削力数学模型的干扰补偿研究65-75
• 5.1 MATLAB 仿真的关键技术65-68
• 5.1.1 MATLAB 简介65
• 5.1.2 MATLAB 模块封装技术65-68
• 5.2 基于 MATLAB 的非圆截面零件切削力干扰的补偿控制研究68-74
• 5.2.1 切削力干扰的前馈补偿68-70
• 5.2.2 利用卡尔曼滤波器补偿70-71
• 5.2.3 切削力干扰观测器补偿71-74
• 5.3 本章小结74-75
• 结论75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 作者简介81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81-82
• 附录82-84

【参考文献】

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1 何汉辉,王世民,潘仲明,郄臣;活塞环非圆轮廓数控仿形加工系统及伺服机构设计[J];国防科技大学学报;1997年05期

2 戴一帆,潘仲明,王世民;基于仿射原理的活塞环仿形数控加工系统[J];国防科技大学学报;1997年04期

3 李圣怡,黄长征,王贵林;微位移机构研究[J];航空精密制造技术;2000年04期

4 刘建琴,张策,王玉新,韩s

本文编号：722749