数控车床复合进给系统的研究

• 作 者: 王晨
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 数控车床 超磁致伸缩材料 二维微进给刀架 有限元分析 驱动程序

在精密和超精密加工技术的研究和发展过程中，精密和超精密机床起着决定性的作用。传统的超精密机床的精度主要是靠机床的基准元件的精度达到的，然而，依靠提高超精密机床部件的精度来继续提高加工精度已十分困难，而且一些加工中产生的误差很难消除．因此，可以采用微量进给机构实现刀具的精确微小位移，并在加工过程中对加工误差做出相应补偿。
稀土超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料，具有磁致伸缩应变大、磁-机耦合系数高、能量密度高等优点，已经在微位移驱动方面展现出广阔的应用前景。本课题以超磁致伸缩材料为基础，在分析磁致伸缩原理的基础上，设计了超磁致伸缩致动器的机械结构，电磁结构以及预紧机构和温控装置。
在本课题中，还根据超磁致伸缩致动器的特点以及实际加工中的需要，设计出二维微进给刀架。微进给刀架采用柔性铰链机构和弹性微位移机构。文章对柔性铰链机构和弹性位移机构进行了深入的理论分析。为了更好的研究微进给刀架的静态和动态性能，本文建立了二维的微位移刀架的有限元模型，分别进行了有限元静力分析和动力分析。通过静力分析得到了微进给刀架在静力作用下的变形和应力分布。通过模态分析得到了微进给刀架前五阶的固有频率和模态振型。
本课题还编写了相应的数控驱动程序，可利用MCX314运动控制器对设计的微进给刀架进行控制，所编写的程序模块可添加到已有的开放式数控系统中去。