精工機(jī)床在切削加工的過程當(dāng)中，大量的熱量主要來源于各類電路、動力源、相 對運(yùn)動的零部件之間生成的摩擦熱、切削熱、環(huán)境溫度變化傳導(dǎo)的熱量、冷卻系統(tǒng)帶 走的熱量等W。其中尤其是滾珠絲杠高速進(jìn)給運(yùn)動時(shí)，其熱變形嚴(yán)重阻礙了精工機(jī)床 ******性能的發(fā)揮。滾珠絲杠的熱伸長直接影響絲杠本身的螺距誤差，同時(shí)也會嚴(yán)重的 削弱滾珠絲杠副的傳動剛度，從而大大地降低了精工機(jī)床的加工精度、動態(tài)穩(wěn)定性與 響應(yīng)的快速性。國外關(guān)于滾珠絲杠副熱變形研宄進(jìn)行的比較早，專家學(xué)者已經(jīng)做了很 多的試驗(yàn)研究工作。
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滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的前提?？招臐L珠絲杠、實(shí)心滾 珠絲杠的穩(wěn)定性用開環(huán)伯德圖來驗(yàn)證，并從理論上用勞斯判據(jù)證明了從電機(jī)到工作臺 機(jī)械部分系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)上面的分析及表4.1、表4.2中的參數(shù)在 MATLAB/Simulink中建立整個(gè)系統(tǒng)、部分系統(tǒng)[4G'53]的仿真模型分別如圖4.2、圖4.3。
論文以某一型號的精工加工中心的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為研宄對象，探討了空心滾珠絲 杠的數(shù)學(xué)模型、邊界條件、仿真分析等，為空心滾珠絲杠的應(yīng)用提供理論依據(jù)。該課 題的研宄不僅具較高的好理論研究價(jià)值，而且有重要的工程實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。滾珠絲杠 伺服進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)熱問題是制約精工機(jī)床向高速、高精度發(fā)展的瓶頸問題，這一課題的 研宄有助于提升我國的精工機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的水平。論文的主要研宄內(nèi)容和結(jié)論如 下：
本文對空心滾珠絲杠在機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的應(yīng)用做了深入的探討，得出了重要的 研宄結(jié)論；然而在時(shí)間緊迫的情況下，有一些問題仍需有待解決。因此，在現(xiàn)有研宄 的基礎(chǔ)上，可以考慮以下幾個(gè)方面：
事實(shí)上，不論是單純的增大驅(qū)動速度，減小工作臺質(zhì)量和靜動摩擦系數(shù)之差，還是 提高系統(tǒng)的傳動剛度和阻尼都不能完全解決爬行問題，由于加工零件的尺寸形狀、機(jī)床 的材料和經(jīng)費(fèi)等各方面因素綜合考慮下來，很難達(dá)到最優(yōu)的參數(shù)比，說明應(yīng)用這種方法 改善爬行具有一定的局限性。
根據(jù)爬行的ADAMS仿真模型，在導(dǎo)軌加入模擬振動源[46~52]來模擬在現(xiàn)實(shí)中機(jī)床在 工作時(shí)導(dǎo)軌出現(xiàn)振動。基于ADAMS中的View平臺，在導(dǎo)軌上添加移動副，加入驅(qū)動 速度，調(diào)整合適的速度參數(shù)，設(shè)置驅(qū)動速度仍為8mm/s,工作臺質(zhì)量15Kg,靜動摩擦系數(shù) 之差為0.05,系統(tǒng)的彈簧剛度和阻尼分別為1000N/mm和IN.s/mm ,后加入的移動副參 數(shù)設(shè)置最初值為零，在此參數(shù)下仿真結(jié)果圖和圖3.2完全一致。添加了移動副的ADAMS 模型圖如下所示：
為了能夠更加準(zhǔn)確的對振動源的頻率和幅值進(jìn)行控制，需要對不同頻率下幅值的分 布范圍進(jìn)行深入的討論。
PID自動調(diào)節(jié)，又稱自動控制(比例一微分一積分控制器)，是工業(yè)應(yīng)用控制中常 見的反饋回路部件。PID控制器問世至今己有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定 性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參 數(shù)不能完全確定時(shí)，自適應(yīng)控制和魯棒控制可以克服系統(tǒng)中所包含的不確定性，達(dá)到 優(yōu)化控制的目的。當(dāng)系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定時(shí)，應(yīng) 用PID控制技術(shù)最成為了******選擇之一。下圖是一個(gè)簡易PID控制器：
PID控制器的本質(zhì)是被控對象輸出（也就是控制器出入）跟控制輸出的函數(shù)映射關(guān) 系。PID在線性時(shí)不變的基礎(chǔ)上限制到三個(gè)自由度，有P控制、PI控制和PID控制。根 據(jù)PID控制的特點(diǎn)（不是基于模型的控制方法），在模型圖2.3上加入PID控制系統(tǒng)模 擬仿真后，完全抑制住了爬行。
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