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文檔簡介
1、在精密磨削玻璃、陶瓷、半導體等脆硬材料時,砂輪切深進給量小于0.1μm,使磨屑呈現(xiàn)出類似切削塑性材料時的卷曲狀,并且工件表面沒有加工裂紋,加工精度高。然而,傳統(tǒng)磨床由于缺少關鍵技術的有力支持,進給系統(tǒng)不可避免地存在爬行現(xiàn)象,位移分辨率較低,且系統(tǒng)的響應速度低等缺點。 本文以某省(市)級科技攻關項目“面向精密加工壓電驅動微進給系統(tǒng)設計與研究”為背景,在分析精密磨削、精密磨床和微進給控制技術的基礎上,從工程實際應用出發(fā),研制了一種面
2、向精密磨削的壓電陶瓷驅動微進給新型控制系統(tǒng),該系統(tǒng)是一個集驅動、檢測和精度補償為一體的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 本文在以下幾個方面進行了較為深入研究: 1.通過對比各種微進給工作臺特性和壓電陶瓷驅動器控制方法,對微進給系統(tǒng)及其在磨床上的應用進行了方案論證和總體設計。微進給工作臺采用壓電陶瓷驅動、柔性鉸鏈作為精密位移機構。精密磨床采用二級進給機構,即利用磨床的進給系統(tǒng)作為第一級進給機構實現(xiàn)粗磨、半精磨;用剛度、分辨率和響應速度較高的
3、微進給工作臺作為第二級進給機構實現(xiàn)微量進給,完成工件的精密磨削。 2.將微進給工作臺等效為單自由度彈簧阻尼系統(tǒng),建立了該工作臺動力學模型。為了消除微進給工作臺非線性工作特性下的各種干擾因素的影響,特建立了系統(tǒng)的開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種模型,并在Matlab環(huán)境下進行了仿真和對比分析。分析結果表明:閉環(huán)控制下的微進給工作臺具有較高定位精度和快速響應性。 3.研制了基于壓電陶瓷驅動的微進給閉環(huán)控制系統(tǒng)。以MCS-51系列單片機
4、AT89C55作為核心處理器,采用精密的電感式測微儀做為位移反饋裝置,研制出集驅動、檢測和精度補償為一體閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模塊化設計,分為驅動系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)兩大模塊。 4.建立了微進給系統(tǒng)工作實驗平臺,對該系統(tǒng)進行了切削加工實驗驗證以及實際工程應用。設計了基于數(shù)據(jù)采集卡和Labview的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對微進給系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能進行了測試。實驗證明,本文設計的壓電陶瓷驅動控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的人機接口,整個微進給系統(tǒng)
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