本文選題：數(shù)控銑床進給系統(tǒng) + Modelica　； 參考：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：合理地選擇數(shù)控機床進給系統(tǒng)中機械傳動部件的參數(shù),如滾珠絲杠的尺寸、機械構(gòu)件的阻尼等,對提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的動態(tài)性能具有重要作用,進而幫助改善數(shù)控機床的加工品質(zhì)。然而在實際實驗中,研究不同的機械部件參數(shù)對進給系統(tǒng)的影響,需要耗費很大的成本,花費很長的研究時間。因此,本文將計算機仿真技術(shù)引入到對該問題的研究,利用Modelica語言建立了數(shù)控銑床進給系統(tǒng)的多領(lǐng)域模型,進行了仿真分析和實驗驗證,并采用正交實驗設(shè)計方法對仿真實驗進行設(shè)計,對進給系統(tǒng)機械參數(shù)進行靈敏度分析。分析結(jié)果表明,在滿足剛度和裝配條件的情況下,為了提高進給系統(tǒng)的動態(tài)性能,應(yīng)選擇慣量較小的聯(lián)軸器,長度、導(dǎo)程較小的滾珠絲杠,而滾珠絲杠副的阻尼存在最優(yōu)值使得進給系統(tǒng)的動態(tài)性能最好,滾動導(dǎo)軌和滾動軸承的摩擦對進給系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較小。首先,本文對數(shù)控銑床進給系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理進行了分析,建立了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,分析了基于?0di的矢量控制方法和空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)控制系統(tǒng),并建立了機械傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型。然后,采用模塊化建模思想,基于Modelica語言分別建立了永磁同步電機、伺服驅(qū)動器、機械傳動系統(tǒng)的多領(lǐng)域模型,并把各模塊連接組成了進給系統(tǒng)的多領(lǐng)域統(tǒng)一模型。為了驗證所建立的模型的正確性,利用模型仿真了典型工況下的運行狀況,并結(jié)合實際實驗對模型正確性進行了進一步驗證,結(jié)果顯示建立的進給系統(tǒng)多領(lǐng)域模型仿真結(jié)果符合預(yù)期,與實際實驗誤差較小,抗干擾能力較強,動態(tài)性能良好。最后,分析了機械部件參數(shù)對進給系統(tǒng)動態(tài)性能的影響,并基于建立好的多領(lǐng)域模型,采用正交實驗設(shè)計和方差分析法找出了對系統(tǒng)動態(tài)性能影響顯著的因素。本文的研究方法對機床性能的研究具有借鑒意義,研究的成果對機床的設(shè)計可以提供一定的參考,為提高機床的加工品質(zhì)提供了一種新的思路。
[Abstract]:Reasonably selecting the parameters of mechanical transmission parts in the feed system of NC machine tools, such as the size of ball screw and the damping of mechanical components, plays an important role in improving the dynamic performance of the feed system of NC machine tools. Then it helps to improve the machining quality of NC machine tools. However, in the actual experiment, it takes a lot of cost and a long time to study the influence of different mechanical component parameters on the feed system. Therefore, this paper introduces the computer simulation technology into the study of this problem, using Modelica language to establish the multi-domain model of NC milling machine feed system, and carries out simulation analysis and experimental verification. The orthogonal experimental design method is used to design the simulation experiment and the sensitivity analysis of the mechanical parameters of the feed system is carried out. The results show that in order to improve the dynamic performance of the feed system, the coupling with small inertia and the ball screw with smaller length and lead should be selected in order to improve the dynamic performance of the feed system under the condition of satisfying the stiffness and assembly conditions. The dynamic performance of the feed system is best because of the optimum damping of the ball screw pair, and the friction between the rolling guide rail and the rolling bearing has little effect on the dynamic performance of the feed system. Firstly, the structure and working principle of NC milling machine feed system are analyzed, the mathematical model of permanent magnet synchronous motor is established, the vector control method based on 0di and the control system of space vector pulse width modulation technology are analyzed. The dynamic model of mechanical transmission system is established. Then, the multi-domain models of permanent magnet synchronous motor (PMSM), servo driver and mechanical transmission system are established based on Modelica language, and each module is connected to form the multi-domain unified model of feed system. In order to verify the correctness of the established model, the model is used to simulate the operating conditions under typical operating conditions, and the correctness of the model is further verified by practical experiments. The results show that the simulation results of the multi-domain model of the feed system are in line with the expectation, and the experimental error is small, the anti-jamming ability is strong, and the dynamic performance is good. Finally, the influence of mechanical component parameters on the dynamic performance of the feed system is analyzed. Based on the established multi-domain model, the orthogonal experimental design and variance analysis are used to find out the significant factors that affect the dynamic performance of the system. The research method of this paper has reference significance to the research of machine tool performance. The research results can provide a certain reference for the design of machine tool, and provide a new way of thinking for improving the machining quality of machine tool.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG547

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本文編號：1956568