基于机电-刚柔耦合特性的进给系统动态误差影响因素分析

进给系统动态误差是决定数控机床加工精度的关键因素,明确机械系统和控制系统参数以及两者之间耦合作用对进给系统动态误差的影响是当前面临的重要课题。以某五轴联动加工中心的进给系统为研究对象,充分考虑进给系统传动件结合面间刚度和滚珠丝杠柔性特征,搭建了进给传动系统动力学模型,并利用有限元软件进行了验证。利用典型三环PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)控制结构搭建了机电-刚柔耦合进给系统动力学模型,通过仿真分析研究了机械系统参数和控制系统参数对进给系统动态误差的影响规律。结果表明,机械系统参数中,滚珠丝杠导程和螺母副轴向刚度对进给系统动态误差的影响显著,支撑轴承轴向刚度的影响不明显;控制系统参数中,位置环比例增益对进给系统动态误差的影响显著,速度环比例增益的影响不明显。研究结果为实现进给系统动态误差的可预知和可控性奠定了理论基础。

数控机床机电-刚柔耦合特性分析下的进给系统动态运动误差溯源方法

动态运动误差是影响数控机床加工精度的关键因素,但因其具有时变性、随机性与动态性,研究难度大,其产生机理尚不明确,严重阻碍了机床加工精度的提升。本文旨在溯源进给系统的动态运动误差,提出了基于机电-刚柔耦合特性分析的数控机床进给系统动态运动误差溯源方法。通过不同进给速度下切削圆试件,基于三坐标标定与球杆仪圆测试分离出由机械结构引起的动态运动误差。同时,基于机电刚柔耦合动力学模型进行仿真分析,其仿真结果与实验分离结果吻合度达70%以上,从而验证了该方法的可行性与动力学模型的准确性。