面向非圓車削的壓電型FTS設(shè)計(jì)及控制研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，非圓截面零件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，市場(chǎng)需求量也日益增大，尤其在汽車行業(yè)。精密非圓截面零件車削的關(guān)鍵技術(shù)主要有兩個(gè)，其一是高頻響的快速伺服刀架（FTS），其二是車削振動(dòng)的抑制。針對(duì)第一點(diǎn)，目前學(xué)者們認(rèn)為基于高頻響驅(qū)動(dòng)器的FTS是實(shí)現(xiàn)非圓截面零件加工的有效手段。其中由于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的高頻響和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛用于FTS的構(gòu)造上，但目前采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的FTS只能提供單向的驅(qū)動(dòng)力，這在一定程度上限制了非圓切削刀具

2、頻響和精度的提高。非圓車削的過(guò)程中切削深度一直在發(fā)生變化，極易誘導(dǎo)切削振動(dòng)的發(fā)生，而振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響工件的表面質(zhì)量、刀具的壽命等，所以需要抑制車削振動(dòng)的發(fā)生。本論文以非圓截面零件加工為研究對(duì)象，研究了FTS的頻率響應(yīng)特性及其在非圓車削振動(dòng)中的應(yīng)用等問(wèn)題。
　　為研究非圓車削伺服刀架的頻率響應(yīng)，本論文基于柔性鉸鏈?zhǔn)诫p平行四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出了一種FTS新構(gòu)型。FTS包含前后兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，分別為刀具的進(jìn)給和回復(fù)提供驅(qū)動(dòng)力。并建立了該F

3、TS刀架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合Matlab軟件和有限元軟件分析了FTS動(dòng)靜態(tài)特性。動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)表明該FTS具有較高的頻率響應(yīng)和一定的輸出位移。
　　考慮到遲滯是實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷材料高精度定位的最大障礙，為此建立了驅(qū)動(dòng)器的遲滯模型，并給出了改進(jìn)的Duhem和PI遲滯模型，以期獲得更高的模型精度。在此基礎(chǔ)上基于遲滯正模型和逆模型之間的轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)了一種雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的控制方法，并設(shè)計(jì)了刀架的前饋控制、反饋控制、復(fù)合控制等三種控制器，對(duì)三種控制