力矩电机直驱静压数控转台动态性能研究.pdf

第10期
组合机床与自动化加工技术
No,10
2015年10月
Modular Machine Tool Automatic Manufacturing Technique
Oct.2015
文章编号:1001-265(2015)10-0015-04
DOI:10.13462/j.cnki. mmtamt.2015.10.005
力矩电机直驱静压数控转台动态性能研究
十道鑫,洪荣晶,吴承云
(南京工业大学机械与动力工程学院,南京210009)
摘要:采用机械动力学原理建立力矩电机直驱静压转台传动系统的数学模型,利用 MIAITTLAB的Sim-
ulink构造永磁力矩电机驱动数控转台传动系统的仿真模型,获得了反映数控转台动态性能的时域和
频城特性仿真曲线,通过仿真结果对系统的快速性和稳定性进行了分析,同时考虑力矩电机的磁路
对转台动态性能的影响,给出了提高数控转台动态性能的措施。为直驱静压数控转台的伺服驱动系
统设计、力矩电机结构设计、参数选择和性能优化提供了理论依据。
关键词:カ矩电机;数控转台;动态性能
中图分类号:TH166;TC506
文献标识码:A
Dynamic Performance Research for Torque Motor Direct Drive Hydrostatic NC Rotary Table
YE Da0-xin, HONG Rong-jing, WU Cheng-yun
(School of Mechanical and Power Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China)
Abstract The mathematical model of feed drive system of hydrostatic NC rotary table which is direct drive
by permanent magnet torque motor was constructed according to the theory of mechanical dynamics theory
The emulational model for the permanent magnet torque motor drive nc rotary table feed system was con-
structed with simulink, which is a kind of dynamic simulate toolbox in MATLAB. The emulational curve
figures in time and frequency areas that reflect dynamic performance of rotation platform were obtained
whose speediness quality and stabilization were analyzed in NC machine. The influences which bring by the
torque motors magnetic circuit were studied, and several methods to enhance the dynamic performance were
introduced, which provides a theoretical basis for direct drive NC rotary table servo system design, the struc
ture of the torque motor design, and the parameter selection and performance optimization
Key words: torque motor; NC rotary table dynamic performance
0引言
统动力学模型,主要分析了摇篮式转台驱动电机的转
矩响应性能,而对于直驱数控转台部分的动态性能研
数控转台作为数控机床的关键功能部件之一。高究较少。
性能数控机床的技术水平是反映一个国家工业化水平
本文综合考虑上述因素,以机械动力学为基础,建
的重要标志之一?,同时也是民用工业和军工部门迫立 Matlab/ /simulink伤真模型,并对仿真结果进行了分
切需要的关键加工设备。近几十年来,对机床的加工析。采用数值分析方法,对数控回转工作台传动系统
能力提出了越来越高的要求,尤其是在精度和动态性的动态性能参数(稳定性、快速性等)进行了研究,初
能两个方面
步探讨了影响直驱静压数控转台动态性能的主要因
力矩电机直驱静压转台,多用于高精度、高效数控
素
机床领域(2?。影响其动态性能的因素包括:力矩电机、
数控转台驱动结构、液体静压导轨特性和力矩电机何1直驱转台传动系统数学模型
服驱动系统。目前国内对于力矩电机直驱静压数控转1.1转台结构特点
台的动态性能研究较少,文献[3-5]主要是对一级减速
本文研究的某型数控磨床的力矩电机直驱静压转
齿轮以及蜗轮蜗杆副驱动数控回转工作台的动态性能台结构如图1所示,数控机床的C轴提供静压转台的
进行了系统研究。文献[6-7]通过改进机床直驱力矩旋转,C轴通过力矩电机转子3驱动静压转台5进行
电机磁路结构来降低转矩波动,提高了电机的动态性
高精度分度,力矩电机采用西门子1FW6290,静压转台
能,并研究了负載情况下的转矩波动,但是并未说明驱由静乐导轨油腔4提供较大的承载力,工作台面通过
动负载的结构形式等。文献[8以动力学分析軟件转台专用轴承进行轴向和径向定位,承受较大的轴向
Recurd
为主要工具,建立刚柔耦合的摇篮式转台系负荷、径向负荷和倾覆力矩等综合载荷,由力矩电机直
收稿日期:2014-12-24;修回日期:2015-01-21
作者简介:时道鑫(1987-),男,南京人,南京工业大学硕土研究生,研究方向为数控技术,(Eーmai)asu20050@163,cS213202060)
*基金项目:"高档数控机床与基础制造装备科技重大专项(20127X04002-041);科技部中小型企业创新基金项目(132