基于PMAC的超精密磨床动态特性分析及定位误差补偿研究

摘要

随着各种高精度零件在航空航天、武器装备、电子信息及生物医学领域的应用,精密和超精密加工技术越来越受到世界各国的重视,目前已成为衡量一个国家制造业发展水平的关键因素。超精密机床作为实现精密和超精密加工的基础设备,其研究亦得到了世界各国的广泛关注。目前,国外在超精密机床的研究方面已经取得了显著成果,而国内的超精密机床研究还处于起步阶段,与国际水平相差甚远,这限制了我国国防尖端技术的发展。因此自主研发高精度水平的超精密机床具有重要意义。
　　本文针对自主研制的超精密磨床进行了基础性研究。由于整机结构的动态特性尚未知晓,机床数控系统的操作复杂难懂,而且控制系统的动静态特性及运动部件的精度水平不能满足加工要求,因此本文的研究目的在于量化机床整机的振动特性,改善基于PMAC的开放式数控系统,提高控制系统的动静态特性及导轨的定位精度,使超精密磨床能够满足超精密加工的需要。
　　首先,分析超精密磨床整机结构的动态特性。利用ANSYS软件通过模态分析得到超精密磨床整机结构的固有频率,并具体描述了各阶固有频率的振型,为机床振动特性的研究提供了理论依据。
　　然后,完善基于PMAC的超精密磨床数控系统。根据超精密磨床的结构特点和功能需求,分析了基于PMAC的开放式数控系统的硬件结构和软件组成,利用VisualC++6.0,采用模块化设计思想开发了一套操作简单、交互友好的数控系统软件,并对软件模块的功能和实现方法进行了较为深入的探讨
　　最后,对机床的伺服控制系统进行调试,通过PID参数和速度、加速度前馈参数调节实验,改善了控制系统的动静态特性。在此基础上,对导轨的定位精度和重复定位精度进行检测,并经过反复的误差补偿提升了导轨的定位精度。
　　通过以上的分析和实验,为超精密磨床进行磨削加工实验奠定了基础。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2精密和超精密数控机床的研究现状

1.3数控系统的研究概况与发展趋势

1.4本文的主要研究内容

第2章 超精密磨床整机的动态特性分析

2.1引言

2.2模态分析理论

2.3超精密磨床有限元模型的建立

2.4机床整机的模态分析

2.5本章小结

第3章 超精密磨床数控系统的硬件组成与软件设计

3.1引言

3.2超精密磨床的总体结构

3.3机床数控系统的硬件组成

3.4机床数控系统的软件设计

3.5本章小结

第4章 机床数控系统调试及定位精度补偿

4.1引言

4.2伺服控制系统的调试

4.3机床导轨的定位精度检测及误差补偿

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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