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数控外圆磨床厂家:考虑摩擦和间隙影响的平面磨床进给伺服系统建模与分析(二)
(一)进给伺服系统描述
一般数控外圆磨床、精密平面磨床单轴直联式进给伺服系统的机械结构如图一所示。交流伺服电动机通过联轴器驱动滚珠丝杠带动工作台运动,把电动机的旋转运动转换成工作台的直线运动。
该系统为闭环控制系统。位置输入信号由计算机给出,工作台上装有光栅尺,可直接测量工作台的直线位移,并发出反馈信号。伺服电动机上装有脉冲编码器,可检测电动机转速并进行速度反馈。同时系统还配有电流反馈以保证系统的电流在动态时为最佳。
(二)非线性影响因素
数控外圆磨床、精密平面磨床摩擦存在于具有相对运动的接触零部件间,摩擦的非线性行为主要来源于静动摩擦力之间的差异,以及当进行液体润滑时,在低速区域将出现Stribeck效应。典型的摩擦-速度关系曲线如图2所示。库伦摩擦力与法向荷载成比例,与运动方向相反,而与速度的幅值无关。静摩擦力fs是指使物体从静止开始产生相对运动所需的力。静摩擦力要大于库伦摩擦力。Stribeck摩擦是稳态速度的函数,在相对滑动速度较低的范围内,随着相对速度的增加摩擦力反而下降,如图2所示曲线的负斜率部分。
间隙多由于传动链中的尺寸误差、安装误差和长期磨损等原因导致。如在丝杠和螺母副运行一段时间后,由于磨损可产生间隙。
由于丝杠和螺母副之间的间隙,系统轴向驱动力Fd将发生变化,假设轴向刚度Ke在间隙区间内为零,得到间隙非线性特性如图三所示。