平穩(wěn)彈性浮動(dòng)研磨的擾動(dòng)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(duì)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(shí)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(jià)值。
　　 在彈性浮動(dòng)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(dòng)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(tái)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(dòng)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(dòng)。研磨過程中不同徑向位置研磨盤的端跳會(huì)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(dòng)和沖擊對(duì)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(shí)調(diào)整進(jìn)給速度的策略，對(duì)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(dòng)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(shí)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(duì)系統(tǒng)的各個(gè)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(duì)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