激光熔覆中进给系统分析与实验研究

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随着激光快速成型的不断发展,其加工精度高,加工效率高,加工耗能低的技术特点也再不断地被提高。从激光立体成型的基本原理可以看出,激光立体成型的基础便是激光熔覆技术。在精密加工过程中,尤其是军工航天产品,研究进给系统的动态特性能够确保加工产品的表面质量。  本文结合激光熔覆过程中的受热情况,对进给系统做了热特性分析,通过现实过程中的约束情况,做了自由模态和约束模态仿真分析,最后通过实验研究了进给系统的定位精度。  (1)通过文献资料了解了激光熔覆加工过程中的外部环境的温度变化,根据传热学知识确定了进给系统的热边界条件,考虑了运动过程中摩擦热的移动过程,在ANSYS中使用的移动热源模拟实际过程中的摩擦热,结合外界温度环境的温升过程,激光热源和空气对流的影响,对导轨做了间接热—结构耦合分析,得出了在不同时刻下的温度场分布和热变形。  (2)通过ANSYS对进给系统做了模态分析,在结合面间建立接触对,使直线导轨和滚珠、滑块和滚珠、滚珠丝杠和滚珠以及外螺母和滚珠之间建立了接触对,在不考虑任何约束和考虑实际中约束的情况下,分别做了自由模态和约束模态分析。  (3)搭建了试验工作台,组件了基于PMAC的单轴控制系统,并且通过光栅尺对进给系统的定位精度做了测量,测量出每个定位点的定位误差,然后对伺服电机进行了PID+前馈调节,保证了电机的动静态特性,对比了增益调节前后的定位误差。
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