直驱机床采用直线电机和力矩电机驱动,加工速度快、精度高且稳定,已逐步应用于芯片、模具等行业进行高精密复合加工。但直驱高速运动产生的振动和冲击会造成机床本体和控制系统不稳定,故高稳定性本体、直驱伺服控制和高速数控软件是直驱高精复合机床的研发关键。
项目组从结构设计、伺服控制系统和高速数控软件三方面入手主要进行了以下研究:应用新材料并进行创新结构设计,发明了“矿物质材料直驱机床和直驱五轴转台”解决了加工中的高速颤振;利用优化控制方法并结合空间电压矢量脉宽调制技术,设计自抗扰控制速度调节器,开发出“一种直驱电机伺服控制方法及系统”,抑制了伺服电机的速度波动;优化算法,突破NURBS曲线前瞻预插补和加减速控相互制约并难以求得精确插补点的难题,发明了“两类适用于高速控制的NURBS曲线插补器”,实现了高速加工的实时控制。
成果已在泉州立亿德智能装备有限公司和正丰数控有限公司推广应用,开发出矿物质支承件的直驱高精铣车复合加工中心和直驱五轴转台等多个规格的高端机床及功能部件;机床加速度和加工精度居国内同类产品领先水平,解决了变曲面和微小孔高精密加工的重大工程问题,近三年新增销售额3.35亿元,创造了良好的经济和社会效益。项目荣获2020年度福建省科学技术进步奖三等奖。
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