Improved path guidance of feed drive axes by means of an inertia-based momentum actuator at the machine table (IMPULS)

通过机床工作台上基于惯性的动量执行器 (IMPULS) 改进进给驱动轴的路径引导

基本信息

项目摘要

Feed drives in machine tools create relative paths between tool and workpiece by executing a programmed motion sequence. Typical requirements are to keep the given geometry within a given tolerance limit at constant path velocity. However, limited motor power and structural compliance of the machines require a limitation of accelerationand jerk. Profiles that include velocity steps therefore cannot be planned with constant path velocity.Within the first funding period of the research project a hybrid approach to overcome such limitations was investigated. An inertia-based actuator is attached to a machine table and transmits a defined impulse to the table by mechanical impacts. This allows abrupt changes of the feed rate with negligible reaction force on the structural components. In the first step, the implementation was initially carried out on one axis of a cross table with linear direct drives.Within the course of the second funding period, the concept is to be transferred to the second axis, which will allow new questions to be posed in addition to the previous investigations, such as the effects on the other axis in operation with impulse actuators or an application with significantly larger masses. For ongoing research, the mechanical structure in the second, heavier axis is therefore to be extended by an impulse actuator, the existing setpoint generation and control are to be adapted and the simulation model is to be adjusted with the real test rig. In addition to the validation of the concept on the new, heavier axis, the focus will be on multi-axis operation, in which the actual corner profile will be realized. Furthermore, in addition to the tracking error of the individual axis, the actual path deviation from the target profile can be analyzed and optimized.
机床中的进给驱动器通过执行编程的运动序列来创建刀具和工件之间的相对路径。典型的要求是在恒定路径速度下将给定的几何形状保持在给定的公差限制内。然而,有限的电机功率和机器的结构顺应性需要限制加速度和冲击力。因此,包含速度步长的剖面不能以恒定路径速度进行规划。在该研究项目的第一个资助期内,研究了克服此类限制的混合方法。基于惯性的执行器连接到机器工作台上,并通过机械冲击将定义的脉冲传输到工作台。这允许进给速率突然变化,而结构部件上的反作用力可以忽略不计。第一步,最初是在具有线性直接驱动的交叉工作台的一个轴上进行实施。在第二个资助期内,该概念将转移到第二个轴,这将允许新的问题被提出。除了之前的研究之外,还提出了一些问题,例如使用脉冲执行器或质量明显更大的应用时对其他轴的影响。对于正在进行的研究,第二个较重轴的机械结构将通过脉冲执行器进行扩展,现有的设定值生成和控制将进行调整,并且仿真模型将通过真实的测试台进行调整。除了在新的、更重的轴上验证概念之外,重点还将放在多轴操作上,其中将实现实际的拐角轮廓。此外,除了各个轴的跟踪误差之外,还可以分析和优化与目标轮廓的实际路径偏差。

项目成果

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