《一種新型宏宏雙驅動伺服系統及其微量進給特性研究》是依託山東大學，由馮顯英擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：一種新型宏宏雙驅動伺服系統及其微量進給特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馮顯英
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
突破當前典型的數控工具機進給伺服系統結構，基於螺母旋轉型滾動螺旋傳動副，創新性的提出了宏宏雙驅動進給伺服系統，實現超精密加工中的精確微小位移控制。其創新特色在於：避開因機電部件自身固有屬性導致的極低速下不可逾越的非線性爬行工作區，使電機帶絲槓和電機帶螺母兩個轉速幾近相等、轉向相同的兩個宏動，通過同一個滾珠螺母主驅動型結構的傳動副進行疊加，便可獲得微動進給。克服了目前數控工具機單元坐標軸因非線性爬行影響難以獲取精確、均勻的微量進給弊端。同時，新型雙驅動系統和目前常用基於壓電效應、電（磁）致效應、熱彈性效等方法獲得微量進給的機構比較，也具有大行程、高剛性、高精度、大載荷、易控制等優點。且通過有效控制，還可選擇絲槓單驅動、螺母單驅動以及雙驅動型三種伺服控制，以滿足不同加工工藝範圍所需。因此，課題研究對數控裝備新概念設計、加工性能提升、超精密加工技術發展，明顯具有深遠意義。
結題摘要
高超精加工的關鍵技術瓶頸之一是如何在加工過程中使工具或工件得到準確、穩定可靠地微量位移。項目基於運動合成原理、滾動螺旋傳動副及其傳動的可逆性，創新性提出了一種宏-宏雙驅微量進給機構及伺服技術。主要研究內容總結如下： 1.對提出的宏-宏雙驅微量伺服進給系統進行了系統的理論研究。主要包括：構建了新型機構的運動學模型、推演建立了絲槓驅動型、螺母驅動型和絲槓螺母雙驅動型三種不同工作方式的伺服系統機電耦合動力學模型； 2. 完成了宏-宏雙驅微量伺服進給系統試驗台三維幾何設計。研究了新型系統的摩擦特性和熱特性規律。提出了一種基於遺傳算法的全組件摩擦參數辨識和精確建模方法；基於傳熱學理論，利用熱網路法建立了系統的熱力耦合模型，並求解獲得了系統的溫度場分布模型，為微納進給綜合誤差補償奠定了理論基礎； 3.基於拉格朗日方程和狀態空間向量法對系統的頻響特性和動態回響行為進行了研究。研究了不同工作方式下，系統預緊力、扭轉剛度、工作檯質量等參數對進給系統組件及工作檯加速度頻響特性的影響；研究了在絲槓和螺母兩個不同“宏動”速度差動合成工作檯臨界速度、恆定工作檯進給速度以及正弦變速規律動態回響行為； 4.研製了宏-宏雙驅微量伺服進給單軸運動系統試驗台，進行了其動態性能及其微量進給運動特性的試驗研究與驗證。 研究的重要結論性結果、關鍵數據： 1.創造性地提出了宏-宏雙驅伺服進給系統及其微量實現方法，並獲得自主智慧財產權發明專利；提出了一種全組件摩擦精確建模方法。 3. 研究表明：這種基於剛性傳動的差動微納位移實現方法，比常規伺服系統具有更好的動態性能，可以實現微納級進給解析度，獲得極低的均勻速度而不產生爬行。和當前國際上依靠智慧型材料的電（磁）致伸縮效應等實現微量驅動進給的微動機構比較，具有結構緊湊、回響快、行程大、解析度高、承載能力大、變速範圍廣、剛度大，易於控制等特點。這是其他微動機構都不具備的。 科學意義：項目技術如普及用於當今數控裝備製造業運動控制領域，將是工具機領域中的一種顛覆性的創新，是當代數控制造運動設計的一個革命。對發展我國高端數控裝備和超精密尖端科技，具有重大科學意義。
