基于柔性铰链的新型快速伺服刀架设计 被引量：7

1

作者 孙涛 李国平 +1 位作者 娄军强 邱辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期160-166,共7页

针对目前用于非圆精密加工的快速伺服刀架只能提供单向驱动力的问题,设计了一种基于柔性铰链的新型快速伺服刀架。建立了刀具放大结构的力学模型,利用理论力学的知识推导出刀具的放大率、刚度和固有频率解析式,并对实验刀具进行有限元... 针对目前用于非圆精密加工的快速伺服刀架只能提供单向驱动力的问题,设计了一种基于柔性铰链的新型快速伺服刀架。建立了刀具放大结构的力学模型,利用理论力学的知识推导出刀具的放大率、刚度和固有频率解析式,并对实验刀具进行有限元分析。为了验证理论计算和有限元分析结果的准确性,对刀具进行实验测试。测试结果显示,理论计算结果与实验结果的最大误差为14.87%,平均误差为12.635%,有限元分析结果与实验结果的最大误差为6.54%,平均误差为5.925%,表明理论计算和有限元分析的准确性。最后提出了一种快速伺服刀架参数的初选流程,为快速伺服刀架的研究提供一定的理论基础。 展开更多

关键词 柔性铰链 快速伺服刀架 理论模型 有限元分析

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双柔性支撑板快速伺服刀架优化设计及测试 被引量：6

2

作者 周京博 孙涛 侯国安 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期349-355,共7页

设计了一种基于双柔性支承板的快速伺服刀架用于金刚石车削加工非回转对称微结构表面,并对其性能进行了测试。根据约束条件推导了刀架柔性支承板的刚度解析表达式,同时给出了柔性板上最大Von Mises应力的计算公式。根据快速伺服刀架设... 设计了一种基于双柔性支承板的快速伺服刀架用于金刚石车削加工非回转对称微结构表面,并对其性能进行了测试。根据约束条件推导了刀架柔性支承板的刚度解析表达式,同时给出了柔性板上最大Von Mises应力的计算公式。根据快速伺服刀架设计指标,优化了柔性支承板的结构参数,并根据上述结构参数,加工得到了快速伺服刀架。最后,搭建了快速伺服刀架控制系统,测试了它的静态及动态特性。测试结果表明,设计的快速伺服刀架的刚度为53N/μm,最小运动分辨率为3nm,工作行程可达20μm。另外,它的稳态跟踪误差小于4nm,开环带宽为2kHz,一阶固有频率可达3kHz。测试结果不仅验证了所述设计方法的正确性,也表明采用双柔性支承板结构是设计高刚度、高精度微位移机构的一种有效方法。 展开更多

关键词 金刚石车削 快速伺服刀架 柔性支撑板 刚度 Von Mises应力 静态性能 动态性能

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高频响伺服刀架的建模与控制 被引量：2

3

作者 李国平 孙涛 +1 位作者 邱辉 陈彬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1991-1999,共9页

考虑目前应用压电陶瓷驱动器的伺服刀架只能提供单向驱动力,设计了一种基于双压电陶瓷驱动器的快速伺服刀架。涉及的两个压电陶瓷驱动器分别为刀具的进给和回复提供驱动力,其呈对称布置,用于有效提高刀架的整体刚度。为了对两个压电陶... 考虑目前应用压电陶瓷驱动器的伺服刀架只能提供单向驱动力,设计了一种基于双压电陶瓷驱动器的快速伺服刀架。涉及的两个压电陶瓷驱动器分别为刀具的进给和回复提供驱动力,其呈对称布置,用于有效提高刀架的整体刚度。为了对两个压电陶瓷驱动器进行联动协调控制,建立了PI迟滞模型和其逆模型,并设计了相应的联动协调控制方法。利用PI逆模型作为PID反馈控制的前馈环节构成复合控制用于调节快速伺服刀架的输出位移。实验验证了新型快速伺服刀架的响应频率、响应时间、位移响应特性和定位精度。结果显示:新型快速伺服刀架的响应频率为871.86 Hz,响应时间为0.000 45s;三角波信号的最大定位误差为3.366 1μm,误差百分数为7.63%,平均绝对误差为0.698 0μm,误差百分数为1.58%;正弦波信号的最大定位误差为3.244 4μm,误差百分数为7.67%,平均绝对误差为0.930 9μm,误差百分数为2.20%。 展开更多

关键词 快速伺服刀架 双压电陶瓷驱动器 PI模型 高频响应

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快速伺服刀架迟滞特性的Preisach建模(英文) 被引量：5

4

作者 王晓慧 孙涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1421-1425,共5页

使用压电陶瓷作驱动元部件的快速伺服刀架是一种新的加工手段。本文介绍了基于Preisach模型的快速伺服刀架迟滞特性建模方法。作为快速伺服刀架的驱动元部件,压电陶瓷微位移器自身的迟滞、蠕变等非线性特性严重影响了快速伺服刀架的动... 使用压电陶瓷作驱动元部件的快速伺服刀架是一种新的加工手段。本文介绍了基于Preisach模型的快速伺服刀架迟滞特性建模方法。作为快速伺服刀架的驱动元部件,压电陶瓷微位移器自身的迟滞、蠕变等非线性特性严重影响了快速伺服刀架的动态性能。为了精确建立快速伺服刀架的迟滞模型,给出了Preisach模型的数字表达方式,通过一系列实验测得的数据证明快速伺服刀架系统具有一致特性与擦除特性,满足Preisach模型的两个必要条件,最后在实验数据的基础上建立了基于Preisach模型的迟滞特性模型。实验表明,该迟滞模型可以很好地预测快速伺服刀架的迟滞位移曲线,其预测误差不超过0.65μm。 展开更多

关键词 快速伺服刀架 压电陶瓷微位移器 PREISACH模型

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基于DSP下的伺服刀架控制系统设计 被引量：4

5

作者 史荣生 苏东海 《组合机床与自动化加工技术》 2006年第3期64-65,共2页

分析了数控机床伺服刀架的工作原理及伺服刀架的核心技术———伺服电机控制器的系统构成,使用TI公司的电机控制专用芯片TMS320LF2407A设计了一个伺服刀架控制系统。

关键词 DSP 伺服刀架 数字控制

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基于双压电执行器的高频响伺服刀架实现研究 被引量：1

6

作者 孙涛 李国平 姚秋水 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期655-658,共4页

目前应用压电执行器的快速伺服刀架只能提供单向的驱动力,回复时间长,据此提出了一种双压电执行器构造的高频响伺服刀架。采用经典PI迟滞模型和其逆模型分别对2个压电执行器进行建模,在此基础上实现2个执行器的联动控制。为了提高控制精... 目前应用压电执行器的快速伺服刀架只能提供单向的驱动力,回复时间长,据此提出了一种双压电执行器构造的高频响伺服刀架。采用经典PI迟滞模型和其逆模型分别对2个压电执行器进行建模,在此基础上实现2个执行器的联动控制。为了提高控制精度,对经典PI模型进行改进,使其具有动态和非对称性。有限元软件分析得到该刀架的响应速度为10.21mm/s。最后实验结果表明刀架的响应速度为9.62mm/s。 展开更多

关键词 双压电执行器 高频响伺服刀架 改进的PI模型 逆模型 联动控制 有限元分析

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数控活塞车床直线伺服刀架的设计 被引量：5

7

作者 宋东超 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第1期93-95,共3页

活塞裙部异型外圆加工是活塞加工的关键,文章针对活塞裙部非圆加工的特点,提出一种由两套直线电机背对背安装的结构形式,研制出一种可以实现高频响微进给大推力的直线伺服刀架。该刀架结构简单、调试操作方便,为我国高档活塞的加工提供... 活塞裙部异型外圆加工是活塞加工的关键,文章针对活塞裙部非圆加工的特点,提出一种由两套直线电机背对背安装的结构形式,研制出一种可以实现高频响微进给大推力的直线伺服刀架。该刀架结构简单、调试操作方便,为我国高档活塞的加工提供一种有效的加工设备。 展开更多

关键词 数控活塞车床 直线伺服刀架 直线电机 中凸变椭圆活塞

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基于AXCTL指令的伺服刀架PMC轴控制 被引量：1

8

作者 罗敏 吴清生 《制造技术与机床》 北大核心 2013年第11期144-147,共4页

针对NDM250曲轴车床数控改造中刀具交换控制的要求,采用基于AXCTL指令的的伺服刀架PMC轴控制方案,设计了换刀动作流程及控制时序,并构建了2类3种控制数据块,完成了相应系统参数的设定,编制了PMC程序,实现了伺服刀架换刀控制。该方法编... 针对NDM250曲轴车床数控改造中刀具交换控制的要求,采用基于AXCTL指令的的伺服刀架PMC轴控制方案,设计了换刀动作流程及控制时序,并构建了2类3种控制数据块,完成了相应系统参数的设定,编制了PMC程序,实现了伺服刀架换刀控制。该方法编程简单,且调试方便。 展开更多

关键词 伺服刀架 PMC轴 换刀

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直线电机驱动的凸轮车削伺服刀架系统研究

9

作者 庄磊 左敦稳 王珉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期139-142,共4页

在车削加工凸轮零件的过程中 ,刀具要做快速往复运动 ,其驱动单元应具有较高的速度、加速度与位置精度。本文深入研究了伺服刀架系统的构成 ;选择了刀架直线驱动元件 ;建立了直流直线电机的数学模型和控制系统。所建立的伺服刀架系统以... 在车削加工凸轮零件的过程中 ,刀具要做快速往复运动 ,其驱动单元应具有较高的速度、加速度与位置精度。本文深入研究了伺服刀架系统的构成 ;选择了刀架直线驱动元件 ;建立了直流直线电机的数学模型和控制系统。所建立的伺服刀架系统以直线电机作为刀具的伺服驱动元件 ,采用上、下位机的控制结构体系与 DSP实时伺服控制器 ,并采用先进的专家 PID控制策略 ,从而满足了凸轮车削对速度、加速度、位置精度与行程的要求。 展开更多

关键词 直线电机 车削加工 伺服刀架系统 凸轮零件

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面向快速伺服刀架的柔性铰链结构优化设计

10

作者 周欢伟 《机床与液压》 北大核心 2013年第13期116-119,共4页

在机械超精密加工中,以压电陶瓷驱动柔性铰链的快速伺服刀架系统是保证加工精度和效率的关键系统之一。根据柔性铰链在该系统工作过程中频率高、加速度高的特点,分析选择其缺口形式的原则,设计柔性铰链对称的拓扑结构,建立柔性铰链的动... 在机械超精密加工中,以压电陶瓷驱动柔性铰链的快速伺服刀架系统是保证加工精度和效率的关键系统之一。根据柔性铰链在该系统工作过程中频率高、加速度高的特点,分析选择其缺口形式的原则,设计柔性铰链对称的拓扑结构,建立柔性铰链的动态数学模型,利用解析方程求解符合满足加工要求的放大倍数。最后根据柔性铰链要求有较好的热稳定性及柔度等特性,借助Ansys仿真出压电陶瓷的驱动力与柔性铰链的微位移之间的关系。 展开更多

关键词 快速伺服刀架 柔性铰链 放大倍数 拓扑结构 优化

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基于RBF神经网络的快速伺服刀架迟滞特性建模 被引量：1

11

作者 王晓慧 丁智 +2 位作者 刘宝权 王军生 张岩 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A01期217-220,共4页

为了减小压电陶瓷固有的迟滞非线性特点对快速伺服刀架(FTS)控制精度的影响,提出了一种基于RBF神经网络的快速伺服刀架迟滞特性建模方法.利用拓展输入空间法建立了FTS迟滞系统的RBF神经网络模型,通过引入指数型迟滞算子,将FTS系统的输... 为了减小压电陶瓷固有的迟滞非线性特点对快速伺服刀架(FTS)控制精度的影响,提出了一种基于RBF神经网络的快速伺服刀架迟滞特性建模方法.利用拓展输入空间法建立了FTS迟滞系统的RBF神经网络模型,通过引入指数型迟滞算子,将FTS系统的输入与迟滞算子的输出一起作为RBF神经网络的输入向量,实现了FTS迟滞系统由多值映射到单值映射的转换,进而利用神经网络对其进行建模.为了更精确地跟踪快速伺服刀架的迟滞位移曲线,通过增加调整系数σ来对迟滞算子进行改进.实验表明,该迟滞模型可以很好地预测快速伺服刀架的迟滞位移曲线,模型的验证均方差MSE=5.163 3×10-6. 展开更多

关键词 快速伺服刀架 迟滞算子 RBF神经网络迟滞模型

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双向二维快速伺服刀架的前馈控制研究 被引量：2

12

作者 武志士 李国平 +3 位作者 邓益民 赵琪啸 徐少岩 杨依领 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第2期327-332,共6页

以压电陶瓷驱动器作为动力输入的快速伺服刀架具有输出力大和高频率响应的优点。压电陶瓷驱动器固有的迟滞现象严重影响了快速伺服刀架的输出定位精度。为解决此问题,通过引入归一化Bouc-Wen模型建立前馈控制补偿器,归一化Bouc-Wen模型... 以压电陶瓷驱动器作为动力输入的快速伺服刀架具有输出力大和高频率响应的优点。压电陶瓷驱动器固有的迟滞现象严重影响了快速伺服刀架的输出定位精度。为解决此问题,通过引入归一化Bouc-Wen模型建立前馈控制补偿器,归一化Bouc-Wen模型解决了经典Bouc-Wen模型中存在的参数冗余问题。获得模型参数后,基于其逆模型搭建了前馈补偿器,并在搭建的实验平台上进行了单/双自由度轨迹跟踪性能测试。实验结果表明,对于等幅正弦波信号,经前馈控制环节补偿下快速伺服刀架的最大轨迹跟踪误差为1.18%,最大轨迹跟踪偏差为2.61%,证明该文所提出的前馈控制补偿器能提高快速伺服刀架的定位精度。 展开更多

关键词 快速伺服刀架 BOUC-WEN模型 迟滞特性 前馈控制 压电陶瓷驱动器

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双向压电驱动的二维快速伺服刀架 被引量：2

13

作者 赖文锋 李国平 +2 位作者 武志士 娄军强 杨依领 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第1期88-93,共6页

快速伺服刀架能够提供精确、快速的微纳米级运动。为了获得双向和二维运动,该文研制了一种双向压电驱动的二维快速伺服刀架。该刀架采用对称结构设计,结合柔顺放大机构和位移解耦机构,末端执行机构实现较大的输出位移,同时减小耦合位移... 快速伺服刀架能够提供精确、快速的微纳米级运动。为了获得双向和二维运动,该文研制了一种双向压电驱动的二维快速伺服刀架。该刀架采用对称结构设计,结合柔顺放大机构和位移解耦机构,末端执行机构实现较大的输出位移,同时减小耦合位移。基于伪刚体模型,建立快速伺服刀架的静力学和动力学模型,得到机构的输出位移、输出耦合比、最大应力和固有频率。通过有限元仿真验证了模型的正确性。最后,采用电火花线切割加工快速伺服刀架原型样机,并搭建了实验测试系统。实验结果表明,快速伺服刀架在x、y方向的位移放大率分别为3.56和3.57;输出耦合误差分别为1.26%和1.00%,装配压电陶瓷驱动器后系统在x、y方向的一阶固有频率均是270 Hz,系统动态性能良好。 展开更多

关键词 快速伺服刀架 柔顺机构 二维运动 有限元分析 压电陶瓷驱动器

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三自由度串联式快速刀具伺服刀架的研究 被引量：1

14

作者 吴礼琼 徐爱群 廖胜凯 《机床与液压》 北大核心 2017年第20期57-61,117,共6页

快速刀具伺服金刚石车削被认为是针对光学自由曲加工方法中非常有发展潜力的超精密加工技术。针对目前三自由度快速刀具伺服刀架在X、Y、Z3个方向上存在运动耦合、导致在刀具路径规划困难以及影响刀具使用寿命的问题,提出一种新型三自... 快速刀具伺服金刚石车削被认为是针对光学自由曲加工方法中非常有发展潜力的超精密加工技术。针对目前三自由度快速刀具伺服刀架在X、Y、Z3个方向上存在运动耦合、导致在刀具路径规划困难以及影响刀具使用寿命的问题,提出一种新型三自由度串联式快速刀具伺服刀架,通过将X、Y、Z3个方向的运动串联,避免了X、Y、Z 3个方向运动解耦困难;通过分析三自由度快速刀具伺服刀架应具备的要求,确定柔性铰链截面形状、材料以及尺寸;运用ANSYS对该三自由度串联式快速刀具伺服刀架进行有限元分析,得到X、Y、Z3个方向柔性铰链最大应力均远小于材料的许用应力,前6阶振型共振频率远高于伺服刀架的工作频率。结果表明,该刀架满足实际车削过程中的内应力和共振频率要求。 展开更多

关键词 三自由度 伺服刀架 运动解耦 柔性铰链 有限元分析

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伺服刀架赫氏齿盘设计研究 被引量：2

15

作者 郭智春 《机床与液压》 北大核心 2015年第14期40-41,43,共3页

针对伺服刀架的受力和结构形式特点,分析了伺服刀架在分别承受切向载荷、轴向载荷和径向载荷作用下的受力平衡和极限状态,推导了伺服刀架赫氏齿盘在切向载荷、轴向载荷和径向载荷作用下的承载能力公式,分析了伺服刀架的齿轮传动间隙对... 针对伺服刀架的受力和结构形式特点,分析了伺服刀架在分别承受切向载荷、轴向载荷和径向载荷作用下的受力平衡和极限状态,推导了伺服刀架赫氏齿盘在切向载荷、轴向载荷和径向载荷作用下的承载能力公式,分析了伺服刀架的齿轮传动间隙对赫氏齿盘定位的影响。结合应用实例,介绍上述推导公式的使用,为实际工程应用提供设计依据。 展开更多

关键词 伺服刀架 赫氏齿盘 齿轮间隙

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伺服刀架电动机驱动研究与应用 被引量：1

16

作者 郭智春 《制造技术与机床》 北大核心 2016年第7期55-57,共3页

针对伺服刀架的传动特点,分析了伺服刀架匀速转位加减速转位、和多步转位的转位原理和转位特点,并推导了转位时间与电动机扭矩、电动机转速关系的计算公式。依据伺服刀架的转位特点,归纳了伺服刀架的电动机选型原则。将伺服刀架转位时... 针对伺服刀架的传动特点,分析了伺服刀架匀速转位加减速转位、和多步转位的转位原理和转位特点,并推导了转位时间与电动机扭矩、电动机转速关系的计算公式。依据伺服刀架的转位特点,归纳了伺服刀架的电动机选型原则。将伺服刀架转位时间和电动机驱动原理应用于实际电动机选型和调速中,应用实例验证了该方法的实用性和可靠性,为伺服刀架设计、调试工程实践提供参考。 展开更多

关键词 伺服刀架 伺服电动机 转位时间

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伺服刀架系统的反复反馈误差补偿控制

17

作者 何培杰 《机床与液压》 北大核心 2000年第4期21-22,共2页

对于具有滞后特性的伺服刀架系统 ,采用自校正PID控制。在此基础上 ,为进一步提高伺服刀架系统的跟踪精度 ,提出了反复反馈误差补偿控制方法。理论分析和实验结果都表明 。

关键词 PID控制 反复反馈误差补偿控制 伺服刀架系统

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多失效模式下多状态伺服转塔刀架系统频率可靠性分析 被引量：3

18

作者 刘晨曦 陈南 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第14期77-84,共8页

根据频率响应函数特性曲线的连续性,传统频率可靠性分析中仅将共振区与非共振区二分化值得商榷。提出了多失效模式下多状态频率可靠性分析方法,综合考虑影响系统固有频率各结构参数的随机性、激励频率的随机性,应用Monte Carlo仿真估计... 根据频率响应函数特性曲线的连续性,传统频率可靠性分析中仅将共振区与非共振区二分化值得商榷。提出了多失效模式下多状态频率可靠性分析方法,综合考虑影响系统固有频率各结构参数的随机性、激励频率的随机性,应用Monte Carlo仿真估计出系统频率可用度,并根据相关性分析识别各结构随机参数对系统频率可靠性的影响。将该方法用于基于多体系统传递矩阵法所建立的伺服转塔刀架系统动力学模型中,研究了其频率可用度以及与系统状态最为相关的结构参数,所得分析结果为系统优化设计提供了依据。 展开更多

关键词 伺服转塔刀架 多失效模式 多状态 频率可靠性 相关性

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大通径伺服阀控机液伺服仿形刀架改进研究

19

作者 李照存 《液压与气动》 北大核心 2004年第4期75-76,共2页

文章介绍了一种采用大通径伺服阀控机液仿形刀架的构成原理 ,针对该型刀架在车削加工中所出现的抖动及轮廓拐点处工件加工轮廓线不连续的现象 ,进行改进分析 ,提出改进措施并实施改进 ,解决了存在的不足 ,缩短了车床调试周期 ,提高了加... 文章介绍了一种采用大通径伺服阀控机液仿形刀架的构成原理 ,针对该型刀架在车削加工中所出现的抖动及轮廓拐点处工件加工轮廓线不连续的现象 ,进行改进分析 ,提出改进措施并实施改进 ,解决了存在的不足 ,缩短了车床调试周期 ,提高了加工产品的合格率。 展开更多

关键词 大通径伺服阀 机液伺服仿形刀架 车削加工 车床 调试

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动力刀架设计及载荷研究 被引量：2

20

作者 赵尚福 郭智春 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第12期112-114,共3页

分析了动力刀架的工况及载荷,给出动力刀架进行钻孔、攻丝、铣键槽时的扭矩和功率计算公式。采用锥齿轮机构和同步带机构设计了动力刀架的传动机构,利用轴承和弹簧设计了驱动模块的支撑结构。研究了动力刀架驱动接口的受力、进行了支撑... 分析了动力刀架的工况及载荷,给出动力刀架进行钻孔、攻丝、铣键槽时的扭矩和功率计算公式。采用锥齿轮机构和同步带机构设计了动力刀架的传动机构,利用轴承和弹簧设计了驱动模块的支撑结构。研究了动力刀架驱动接口的受力、进行了支撑轴和驱动轴的受力分析,并推导计算公式。制造了样机,利用推导的公式计算样机的实际加工能力,为产品系列化设计及工程选型提供依据。 展开更多

关键词 伺服刀架 切削力 轴

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