采用力控制方法加工微溝槽結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、不同于傳統(tǒng)的刻劃方法,在目前的研究中法向力可以采用力反饋控制對(duì)微溝槽進(jìn)行機(jī)械加工。在刻劃過程中,可以把法向力控制在一個(gè)恒定值,其原理類似于商業(yè)化的原子力顯微鏡,即通過控制針尖與樣品之間的相互作用力來測(cè)量納米尺度下樣品的表面形貌。一個(gè)簡(jiǎn)單的、低成本的、可控制法向力的微加工裝置被建立起來。論文主要研究在新搭建的系統(tǒng)下大范圍內(nèi)對(duì)Al合金和PMMA進(jìn)行刻劃。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先,利用三棱錐針尖的面和棱對(duì)溝槽進(jìn)行刻劃,從溝槽的形

2、貌以及溝槽的深度、寬度來判斷使用三棱錐面還是棱對(duì)刻劃溝槽最好。初步得出法向力與溝槽深度和寬度之間的關(guān)系。其次,利用力閉環(huán)、開環(huán)控制分別對(duì)Al合金進(jìn)行刻劃,對(duì)微溝槽形貌進(jìn)行研究。
　　其次,利用UMAC控制器中PID模塊,在力閉環(huán)控制下分別改變比例和積分兩個(gè)環(huán)節(jié)以及不同的進(jìn)給速度,分析不同因素對(duì)采集的力信號(hào)的變化以及對(duì)溝槽深度的影響。最終確定進(jìn)給速度、PID控制參數(shù)中的比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki在哪個(gè)范圍內(nèi)刻劃鋁合金最優(yōu)。