摘要：常规驱动进给系统(Conventional drive feed system,CDFS)的低速运行动态性能对机床的跟踪及定位精度、零件表面加工质量等有着非常重要的影响。非线性摩擦使CDFS在低速运行时出现爬行现象,从而严重影响其低速性能。为了克服CDFS的精度极限,提出一种新型的双轴差速式微量驱动进给系统(Dual-axis differential micro-feed system,DDMS)。在DDMS中,将常规“丝杠旋转型”滚珠丝杠副替换为“螺母旋转主驱动型”滚珠丝杠副,丝杠和螺母均由伺服电动机驱动。两个驱动轴(电动机驱动丝杠和电动机驱动螺母)的运动方向一致,速度几乎一样,通过“螺母和丝杠复合驱动”的差速式传动结构进行合成,可以使被驱动件在极低速下获得均匀、稳定的微量进给。和CDFS相比,丝杠和螺母都在高速下旋转,所以滚珠丝杠副的非线性摩擦干扰会显著降低。系统的摩擦特性用Lu Gre模型来描述,而且对滚珠丝杠传动副和直线运动导轨处的摩擦分别进行建模。通过仿真和试验研究发现,和CDFS相比,DDMS可以使工作台在极低速下获得稳定的速度响应和极高的分辨率。并且,DDMS在低速下的位置跟踪精度也比CDFS高。因此,提出的DDMS可以有效降低摩擦对系统的不利影响,为低速下驱动进给系统动态性能提高建立了基础。

关键词：动态摩擦 驱动进给系统 低速爬行 

单位：山东大学机械工程学院; 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室