平穩(wěn)彈性浮動研磨的擾動抑制控制系統(tǒng)研究.pdf

1、金剛石具有突出的物理、化學(xué)、機(jī)械性能，在先進(jìn)的科技和工程技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，特別在超精密加工的領(lǐng)域中，通常被用作超精密切削刀具材料。隨著科技和應(yīng)用的發(fā)展，對金剛石的表面質(zhì)量提出了更嚴(yán)格的要求。但金剛石具有的高硬度、易脆、耐磨等特異性能，同時獲得高精度及粗糙度值低的金剛石表面極其困難。所以進(jìn)行金剛石的精密研磨加工技術(shù)研究，具有很好的應(yīng)用前景和實(shí)用價值。
　　 在彈性浮動研磨加工過程中，加工條件、設(shè)備和相應(yīng)的控制系統(tǒng)是影響金

2、剛石研磨精度和效率的重要因素，其中改進(jìn)研磨設(shè)備控制系統(tǒng)，提高研磨裝置運(yùn)行的精度和平穩(wěn)性成為能否加工出高精度金剛石表面的關(guān)鍵問題。本文首先討論和分析影響研磨裝置運(yùn)行精度和平穩(wěn)性的主要因素，在此基礎(chǔ)上提出基于精密流體動力軸承、采用無位置傳感器無刷直流電機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的小型精密主軸系統(tǒng)；進(jìn)給系統(tǒng)采用精密的伺服電機(jī)進(jìn)給平臺進(jìn)行徑向進(jìn)給。
　　 從金剛石研磨原理出發(fā)，探討了金剛石表面出現(xiàn)解理、劃痕等加工缺陷的產(chǎn)生原因是：金剛石表面

3、在研磨加工過程中受到了不斷變化的沖擊。從彈性浮動研磨后的金剛石表面可以看出，不斷變化的沖擊主要來自研磨盤的端跳和彈性梁的振動。研磨過程中不同徑向位置研磨盤的端跳會使得金剛石表面和研磨盤之間發(fā)生變化的撞擊，而無法達(dá)到所需的加工精度和表面質(zhì)量[1]。為了抑制在徑向進(jìn)給過程中端跳造成振動和沖擊對金剛石研磨表面質(zhì)量的影響，本文采用在徑向進(jìn)給過程中實(shí)時調(diào)整進(jìn)給速度的策略，對工件表而的沖擊進(jìn)行控制。本文提出通過調(diào)節(jié)徑向進(jìn)給速度來控制端跳造成的沖擊。

4、然后，結(jié)合彈性浮動研磨的特點(diǎn)分析比較了常用控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了合適的控制方法及制定了分階段調(diào)速進(jìn)給的沖擊控制策略，同時設(shè)計(jì)了沖擊控制系統(tǒng)的總方案。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求對系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)及選型，按照控制系統(tǒng)構(gòu)成原理對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，求出了控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并使用之前選取的控制方法設(shè)計(jì)出沖擊控制器與系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)一起進(jìn)行了全閉環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)。最后，使用LabVIEW軟件開發(fā)環(huán)境編寫出了控制系統(tǒng)，構(gòu)建控制策