机床与液压

作者：虞启辉?，韩镇杰，张建龙，孙永涛，秦日鹏?，孙国鑫

单位：内蒙古科技大学机械工程学院;内蒙古自治区机电系统智能诊断与控制工程技术研究中心；内蒙古科技大学机械工程学院；广东风华高新科技股份有限公司；内蒙古科技大学机械工程学院；内蒙古科技大学机械工程学院;内蒙古自治区机电系统智能诊断与控制工程技术研究中心；内蒙古科技大学机械工程学院;内蒙古自治区机电系统智能诊断与控制工程技术研究中心

关键词：气动卡盘;夹紧力;参数辨识; 压力调节补偿

基金：国家自然科学基金地区科学基金项目（52465008）

机床主轴高速运转产生离心力导致夹紧力显著衰减，影响工件加工精度和安全性。为补偿因高速运转引起的夹紧力降低，设计一种基于压力调节的气动卡盘夹紧力回路系统，通过夹紧力衰减的反馈，调节缸内压力以维持夹紧力稳定。分析系统的补偿性能，基于卡盘静态力与动态力方程、气体连续性方程及流量方程等，建立系统的数学模型，并利用AMESim搭建系统仿真模型，通过参数辨识确定摩擦力等相关参数。对系统的压力动态响应进行研究，以腔内目标压力与实际压力的差最小为目标，通过全因子实验设计获得对压差影响显著的关键参数，并采用序列二次规划算法对关键参数进行优化。仿真结果表明：在最优参数组合下，卡盘腔内的压力高于目标压力，误差控制在0.1%左右，且压力上升迟滞时间为0.02~0.04 s；对于缸径100 mm、楔角15°的楔式气动卡盘，随着转速增大，相较于未采用补偿的系统，采用供气补偿系统的夹紧力衰减后可以在0.1~0.2 s内有效恢复至初始压力下的静态力值。在压力0.6 MPa、转速3 000 r/min 时，夹紧力降低为12.62 kN后能够恢复至静态值18.84 kN，提升了33%。系统夹紧力的补偿满足国标中对于夹紧力的要求。

来源：2025年第22期

《机床与液压》期刊编辑部

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