專用精密測量與修磨裝備控制系統(tǒng)研究.pdf

1、硬脆材料薄壁回轉(zhuǎn)體工件主要應用在航空、航天和雷達通訊等領域，其制造精度是影響該領域某些設備性能的關鍵因素，因材料特殊、結構復雜、加工精度要求高，其加工一直是國內(nèi)外研究的難題。石英陶瓷材料高速飛行器頭罩是硬脆材料薄壁回轉(zhuǎn)體工件的典型代表，本文將以其為樣例對專用精密測量與修磨裝備控制系統(tǒng)進行設計與研究。 硬脆材料薄壁回轉(zhuǎn)體工件對電性能一致性要求較高，其加工方法和普通工件有明顯的區(qū)別：一是工件加工面為復雜的自由曲面；二是工件上不同加工

2、點(或區(qū)域)要求具有不同的修磨去除量。本課題組在電性能補償領域進行了多年的研究，成功研制了第一代和第二代硬脆材料薄壁回轉(zhuǎn)體工件內(nèi)廓面精密修磨裝備，能夠較好的滿足工件內(nèi)廓面實際加工要求，但加工精度、加工效率及自動化水平仍有進一步提升的空間。 本文在借鑒已有技術的基礎上，根據(jù)加工精度(≤5μm)和加工效率的新要求，基于“一體式雙工位”體系加工裝備平臺，開發(fā)了“IPC+GALIL控制卡”結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)。 針對裝備高精度要

3、求，控制系統(tǒng)在電流、速度、位置三閉環(huán)PID控制的基礎上，引入速度前饋補償、加速度前饋補償和陷波濾波器環(huán)節(jié)，構建了“三閉環(huán)串級PID+前饋補償”結構的高性能復合式控制策略，并對控制參數(shù)進行整定，保證了控制精度。 為提高伺服系統(tǒng)的定位精度和重復定位精度，設計了一種基于“誤差表”的誤差補償方法。針對雙工位間坐標轉(zhuǎn)化過程存在的誤差，研究了測量觸頭半徑補償、砂輪半徑補償和聲發(fā)射對刀補償相結合的誤差補償方法，有效提高了系統(tǒng)的綜合精度。

4、 為保障磨削質(zhì)量一致性，設計了主軸實時調(diào)速系統(tǒng)，可實現(xiàn)主軸電機跟蹤工件進給速度在線實時調(diào)速，保持加工過程中Vw/Vs恒定。 最后，進行了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和綜合實驗。利用激光干涉儀檢測了伺服系統(tǒng)定位精度和重復定位精度，并通過對刀實驗和磨削加工實驗對對刀精度和加工精度進行了檢驗。實驗結果證明控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、響應速度快、控制精度高；在此控制系統(tǒng)控制下，專用精密測量與修磨裝備綜合加工精度±5μm，能夠?qū)崿F(xiàn)對硬脆材料薄壁回轉(zhuǎn)體工件的高精度