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本文主要工作是研究磁悬浮主动控制技术应用到切削过程中的刀具振动控制问题。利用可控电磁力实现对切削振动的主动控制,保证加工的稳定性,提升加工效率,保护机床主轴刀具系统。 对切削过程进行动力学分析,建立动态切削厚度与动态切削力模型。分别采用单频率解析法和半离散法绘制铣削稳定性叶瓣图,分析主轴-刀具模态参数与刀具参数对稳定叶瓣图形状的影响。通过拾取不同区域的切削加工参数,对切削位移进行时域仿真。根据时域仿真的结果,验证稳定性叶瓣图的准确性。 通过电涡流位移传感器测得振动位移,控制器实时输出控制反馈量,对振动体直接施加作用力以达到减振效果。基于可操作性等问题,设计搭建切削振动激振试验平台。考虑磁悬浮作动器的模型不确定性与干扰的不确定性,基于鲁棒H∞控制与混合灵敏度方法设计H∞控制器,选取较优加权参数。磁悬浮作动器作为主动控制的执行机构,与径向磁悬浮轴承结构相似。研究并分析了内部激振和外部激振两种模拟激振方式,通过稳态正弦激振比较各自的激振特点。 为验证平台的抗干扰性能,进行不同频率的稳态正弦信号激励试验,采用H∞控制算法进行减振实验,与PID控制算法进行比较。以稳定性叶瓣图的分析结果作为机床采集数据的理论依据,采集稳定切削参数与不稳定切削参数下的切削振动时域信号。将机床上采集的实际切削振动时域信号作为切削振动试验的干扰输入,OROS动态信号分析仪作为信号发生器。利用外部激振系统在简化试验台上进行切削振动模拟激振,试验表明所设计的H∞控制器要略好于 PID控制,减振幅度为30%~60%,对不同组切削参数下的切削振动干扰都具有一定的减振效果。