大型精密重载回转工作台油膜厚度的检测与控制
静压工作台由于具有高精密性、高承载能力以及寿命长的优点在数控机床领域被普遍的应用,而静压工作台的承载能力、刚度等各项工作性能主要由静压导轨的油膜厚度决定。但是静压导轨在实际工作的时候,油膜厚度在施加外载荷之后不能保持稳定,影响了静压导轨的承载能力和油膜刚度。因此对工作台的油膜厚度稳定性进行调节,保证工作台高精密、高承载、高刚度等工作性能是精密重载回转加工领域非常迫切的需求。
工作台液压系统研究方面,首先分析了回转工作台的结构特点,对比研究了开式静压导轨结构和闭式静压导轨结构以及定量式供油和定压式供油的优缺点,确定了该工作台采用定量的闭式静压导轨,设计了一种以调节多头泵流量继而控制油膜厚度的液压系统,通过选取主要液压元器件,以实现对工作台油膜厚度调节。油膜厚度检测方面,通过综合考虑工况和检测精度,确定了油膜厚度的检测仪器为电涡流位移传感器,同时考虑到偏载以及工作台的制造误差,提出了一种平均平滑滤波的方式用以减小误差,确定油膜厚度,为后续的油膜厚度调节提供准确数据。油膜厚度控制方面,由于供油流量恒定,静压导轨在受到外载荷的时候,油膜厚度必然会减小,为了使工作台的油膜厚度稳定在初始设定值,本文提出了由电涡流位移传感器、控制器、变频电机、多头泵、闭式静压导轨构成的油膜厚度闭环控制系统,并对每一个环节建立数学模型,利用matlab/simulink仿真软件对其进行仿真。
结果表明,在控制模型的作用下油膜厚度稳定在设计油膜厚度,油膜稳定性得到了大幅度提高。最后,在西门子840DSL数控系统上开发了一套油膜厚度控制系统,对控制模型在试验平台上进行了验证,实验结果表明,油膜厚度可以稳定在设计值。
