資源描述：
《數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的機(jī)理分析及消除對(duì)策_(dá)石彥華》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、研究與開(kāi)發(fā)機(jī)機(jī)電工程技術(shù)電工程技術(shù)2009年第38卷第02期數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的機(jī)理分析及消除對(duì)策觹石彥華，周華（廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州511400）摘要：數(shù)控機(jī)床在低速進(jìn)給時(shí)產(chǎn)生的爬行，會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度、加工表面質(zhì)量和定位精度。本文對(duì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生爬行現(xiàn)象的原理及原因進(jìn)行了理論分析，建立了進(jìn)給系統(tǒng)的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)出了振動(dòng)方程。并分析了數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的條件，研究了各種因素對(duì)爬行的影響，提出了解決爬行問(wèn)題的幾種措施。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；機(jī)床進(jìn)給；自激振動(dòng)；爬行現(xiàn)象中圖分類(lèi)號(hào)：
2、TG519．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009－9492(2009)02－0050－031前言由于慣性力的存在，被驅(qū)動(dòng)體繼續(xù)跳躍前沖，彈簧的壓縮數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)件移動(dòng)速度較低時(shí)，盡管驅(qū)量進(jìn)一步減小，使彈性力開(kāi)始小于摩擦阻力，于是被驅(qū)動(dòng)動(dòng)速度是勻速的，卻出現(xiàn)忽快忽慢或者時(shí)而停頓時(shí)而跳躍體減速；若慣性較大，使彈性力減至不能維持其運(yùn)動(dòng)時(shí)，的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱(chēng)之為“爬行”現(xiàn)象［1，2］。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中被驅(qū)動(dòng)體停頓。接著，上述過(guò)程再重復(fù)，從而形成了被驅(qū)的爬行現(xiàn)象破壞了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的均勻性和平衡性，使被加工動(dòng)體的爬行。若驅(qū)
3、動(dòng)速度較高，使摩擦力在沒(méi)有下降特性的條件下工作，爬行現(xiàn)象自然不會(huì)產(chǎn)生［3，4］。工件的精度和表面質(zhì)量下降，也會(huì)使機(jī)床導(dǎo)軌加速磨損，從而降低其定位精度。由于加工要求的不斷提高，機(jī)床特別是精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給速度范圍越來(lái)越寬，不產(chǎn)生爬行是對(duì)機(jī)床的低速進(jìn)給的重要要求，因而，有效地解決爬行問(wèn)題，是提高數(shù)控機(jī)床性能的重要環(huán)節(jié)。對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的分析，首先要建立其動(dòng)態(tài)模型，由此模型可以分析數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的各種條件。本文著重研究了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型建立，在此模型的基礎(chǔ)上分析了對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生作
4、用的各種因圖1進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型圖素，并給出了消除爬行的幾個(gè)可行途徑。2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)特性分析2．2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)微分方程的建立2．1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型由圖1所示的模型，可對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的爬行現(xiàn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化成如圖1所示的運(yùn)動(dòng)模象進(jìn)行理論分析。假定k表示傳動(dòng)裝置的等效彈簧剛度，型。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一彈性體，設(shè)其彈簧剛度為k，當(dāng)驅(qū)動(dòng)體C1表示傳動(dòng)裝置的等效粘性阻尼系數(shù)，被驅(qū)動(dòng)件的質(zhì)量為以勻速?gòu)腄點(diǎn)開(kāi)始向右移動(dòng)時(shí)，由于摩擦阻力，在開(kāi)始移m，導(dǎo)軌面間的摩擦力為F。設(shè)驅(qū)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)速度是常數(shù)動(dòng)后的一短
5、時(shí)間內(nèi)被驅(qū)動(dòng)件不動(dòng)，彈簧壓縮，當(dāng)驅(qū)動(dòng)體移為V0，開(kāi)始驅(qū)動(dòng)時(shí)t＝0，彈簧處于自由狀態(tài)，若以y表示動(dòng)了距離x0彈簧儲(chǔ)存了勢(shì)能，其彈性力kx0超過(guò)了靜摩擦經(jīng)過(guò)時(shí)間t后被驅(qū)動(dòng)件的位移量，則其運(yùn)動(dòng)方程為：力Fs時(shí)，被驅(qū)動(dòng)體才開(kāi)始移動(dòng)。被驅(qū)動(dòng)體移動(dòng)后靜摩擦力my″＋C1（y′－v）＋k（y－vt）＝－F（1）Fs轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩擦力Fd，由摩擦力特性可知：Fd＜Fs，所以式中：（y′－v）為驅(qū)動(dòng)件和被驅(qū)動(dòng)件之間的相對(duì)速度；kx0＞Fd，于是儲(chǔ)存在彈簧內(nèi)的勢(shì)能釋放，被驅(qū)動(dòng)體獲得一（y－vt）為傳動(dòng)裝置的等效彈簧的伸長(zhǎng)量；個(gè)加速度
6、而使之跳躍。當(dāng)彈簧的壓縮量減至彈簧力等于動(dòng)若被驅(qū)動(dòng)件沒(méi)有爬行，其運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，則速度不摩擦力時(shí)，被驅(qū)動(dòng)體受力平衡，此時(shí)理應(yīng)作等速運(yùn)動(dòng)。但變，加速度為零，即：觹2008年廣州市番禺區(qū)重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：2008—T—02—1）收稿日期：2008－12－2550機(jī)機(jī)電工程技術(shù)電工程技術(shù)2009年第38卷第02期研究與開(kāi)發(fā)y′＝y(tǒng)′my″＝y(tǒng)″m＝0（2）運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力的作用使其暫時(shí)靜止，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與此時(shí)，摩擦力也是穩(wěn)定的，即：F＝Fm，其大小是導(dǎo)軌系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的規(guī)律相同，這樣周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)———停面間
7、相對(duì)滑動(dòng)速度等于v時(shí)的動(dòng)摩擦力。將式（2）代入止———運(yùn)動(dòng)———停止，直觀(guān)地表現(xiàn)為跳躍方式運(yùn)動(dòng)，就是式（1）得：通常見(jiàn)到的爬行現(xiàn)象。my″m＋C1（y′m－v）＋k（ym－vt）＝－Fm由以上分析不難看出，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行起作用的Fm＝kvt－kym，ym＝vt－Fm／k（3）因素均為進(jìn)給系統(tǒng)的物理參數(shù)，包括運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量、阻由此，彈簧的伸長(zhǎng)量為ym－vt＝－Fm／k，它是一個(gè)常數(shù)，尼系數(shù)、傳動(dòng)系統(tǒng)彈性系數(shù)、最大靜摩擦力及移動(dòng)速度此時(shí)彈性力k（ym－vt）和穩(wěn)態(tài)力Fm平衡。等。爬行是由于被驅(qū)動(dòng)件和引導(dǎo)它運(yùn)動(dòng)
8、的導(dǎo)軌面間的摩擦2．3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的自激振動(dòng)方程特性所引起的一種自激振動(dòng)。如果進(jìn)給系統(tǒng)的阻尼是正值若被驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)是不穩(wěn)定的，則產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。此那么被驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，任何擾動(dòng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量將隨時(shí)變化，被驅(qū)動(dòng)件的瞬時(shí)位移y將偏都會(huì)衰減至零；相反若進(jìn)給系統(tǒng)的阻尼為負(fù)值那么被驅(qū)動(dòng)離其穩(wěn)態(tài)值ym。設(shè)偏離量為x，則y可以表示為：件的運(yùn)動(dòng)是不穩(wěn)定的，任何微小的擾動(dòng)都會(huì)使被驅(qū)動(dòng)件的y＝y(tǒng)m
