《快軸伺服系統關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由尹自強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：快軸伺服系統關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：尹自強
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
非迴轉對稱表面在現代光學系統中的套用越來越多，超精密單點金剛石切削能夠加工多種有色金屬與光學材料，是其加工的重要方法之一，但對於表面高低差在幾個到幾十個毫米的非迴轉對稱表面，現有的快刀伺服裝置行程小，不能勝任，而慢刀伺服頻響低，加工效率低，加工周期長導致溫度等各種因素影響加工面形，也難以滿足加工要求。國際上正在研究的長行程高頻響刀具伺服裝置由於存在結構設計與抗干擾能力的問題還不能保證加工的面形精度與表面質量，因此有必要研究新的刀具伺服技術。本項目使用長行程音圈電機驅動低慣量、高剛度的氣體靜壓軸承，並採用磁流變可控阻尼器增大系統阻尼，以提高系統在各種加工條件下的抗干擾能力，通過對系統的分析建模，最佳化設計與伺服控制等關鍵技術的研究，開發一種具有長行程、高頻響、高精度與較強抗干擾能力的快軸伺服系統，期望能滿足該類零件的加工要求，以推動其廣泛套用，並為新型非迴轉對稱表面零件的研發提供技術支撐。
結題摘要
超精密金剛石車削方法是非迴轉對稱表面（或自由曲面）加工的重要方法，現有的慢刀伺服和快刀伺服技術對表面高低差在毫米量級的光學零件的加工都存在著局限性。因此有必要研究一種兼顧頻響和行程的刀具伺服機構以實現高精度、高效率的非迴轉對稱表面加工，降低該類光學零件的加工成本，提高加工精度與表面質量，長行程高頻響的刀具伺服裝置則應運而生，我們將這種刀具伺服技術稱為快軸伺服。項目主要研究內容如下： (1) 完成了以梯形截面形狀氣浮導軌為基礎的快軸伺服系統的設計、加工以及裝配調試工作，分析了氣浮導軌的靜、動態特性對系統性能的影響。 (2) 針對系統特定的零部件，設計了精加工的加工工藝方法，得到可用的加工結果，並且提出了基於本系統的軸承-氣浮導軌精確安裝工藝方法。 (3) 設計了系統的外加磁力阻尼裝置並進行了實驗，結果表明其對系統的運動性能有一定的改善。 (4) 提出了PID十速度/加速度前饋十NOTCH濾波+自適應控制的控制環算法，用來改善系統的運動性能，並在實驗中得到了驗證；系統工作行程為30mm，位置保持精度為10nm，運動幅值為4mm時，工作頻率可達到50Hz，遠超過課題指標大行程（不小於20mm）、高頻響（在行程4mm時不低於20Hz）、高精度(小於0.1μm)的要求，達到國際同類產品研究水平。 (5) FAS系統0.1mm階躍回響的上升時間為2ms，最大超調量為0.4%，穩態時間為4ms，對鋁件進行超精密切削實驗，表面粗糙度可達Ra13nm，實驗結果表明系統具有較好的動態和切削特性，為以後該系統在實際加工中更廣泛的套用研究打下了基礎。
