摘要
主轴部件作为数控机床的主要构成部件之一，直接影响着数控机床的整体性能，其相关研究一直是热点问题。作为涉及多领域的复杂耦合系统，目前针对其的研究，如针对热力耦合动力学模型的研究、针对热误差预测模型的研究等往往侧重于一个方面。因此多领域建模技术被提出应用其中，以为其整体设计提供参考，但相关研究偏少且现有成果仍有较多不足之处。 本文基于统一建模语言Modelica对数控机床机械主轴部件进行多领域建模，将模型应用于数控机床数据中心中，通过仿真为主轴设计提供参考。根据主轴结构将其划分为异步交流电机、基于矢量控制的伺服驱动器、同步带传动与轴-轴承四部分，系统地分析了各部分的工作原理并完成多领域模型的搭建。相对前人研究重构了部分模型的架构，使得模型的扩展性、通用性更好。机械部分通过经验公式计算支撑轴承组的摩擦转矩，从而更加符合实际情况。然后在不同情况下进行仿真，对比了不同电流环控制器的控制效果，分析了弱磁控制、预处理等的影响。仿真结果达到了预期目标，验证了各子模块与整体模型功能实现的正确性，并将仿真结果与理论结果、前人成果进行对比从而进一步验证模型的可靠性。 在此基础上，本文应用机械主轴部件的多领域模型于数控机床数据中心中，通过仿真为主轴设计提供参考。详细介绍了其整体的工作流程，以及相对前人工作在不影响仿真结果参考性的前提下为加快仿真速度、便于后期修改等所做的改进。接着通过仿真对应用工作进行了测试，最后通过对比分析实验结果与仿真结果，进一步验证模型的可靠性。总之，本文的研究在前人研究的基础上完善了机械主轴部件多领域模型的搭建，并成功应用其于数控机床数据中心中。
NETL