一种新型双轴差速式微量进给系统的建模与分析

摘要：

常规驱动进给系统(Conventional drive feed system,CDFS)的低速运行动态性能对机床的跟踪及定位精度、零件表面加工质量等有着非常重要的影响.非线性摩擦使CDFS在低速运行时出现爬行现象,从而严重影响其低速性能.为了克服CDFS的精度极限,提出一种新型的双轴差速式微量驱动进给系统(Dual-axis differential micro-feed system,DDMS).在DDMS中,将常规“丝杠旋转型”滚珠丝杠副替换为“螺母旋转主驱动型”滚珠丝杠副,丝杠和螺母均由伺服电动机驱动.两个驱动轴(电动机驱动丝杠和电动机驱动螺母)的运动方向一致,速度几乎一样,通过“螺母和丝杠复合驱动”的差速式传动结构进行合成,可以伎被驱动件在极低速下获得均匀、稳定的微量进给.和CDFS相比,丝杠和螺母都在高速下旋转,所以滚珠丝杠副的非线性摩擦干扰会显著降低.系统的摩擦特性用LuGre模型来描述,而且对滚珠丝杠传动副和直线运动导轨处的摩擦分别进行建模.通过仿真和试验研究发现,和CDFS相比,DDMS可以使工作台在极低速下获得稳定的速度响应和极高的分辨率.并且,DDMS在低速下的位置跟踪精度也比CDFS高.因此,提出的DDMS可以有效降低摩擦对系统的不利影响,为低速下驱动进给系统动态性能提高建立了基础.

关键词：动态摩擦、驱动进给系统、低速爬行

所属期刊栏目：54

分类号：TG156(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金51375266;国家自然科学基金青年项目51705289;山东省自然科学基金培养项目ZR2017PEE005;山东省重点研发计划2015GGX103036

在线出版日期：2018-06-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：195-204