金刚石表面具有优异的物理、化学、机械性能,被广泛应用于科技产业及工程技术领域,这些应用经常要求高精度地加工制作金刚石,使其表面平整、光滑以及具有一定的尺寸、表面形状精度。作为工具,单晶金刚石是目前理想的刀具材料,被广泛应用于超精密加工领域,金刚石刀刃制作的锋利程度、精度、质量直接影响超精密加工技术水平,是人们十分关注的领域。但金刚石具有最高的硬度,耐磨、易脆、耐蚀等特异性能,同时也使得超精密金刚石刀具的制作极其困难,是产业应用的关键技术,其迫切需要解决而得到广泛的研究。目前尽管人们研究了各种金刚石加工方法,但其中机械研磨由于其技术成熟、加工稳定、易于控制、成本较低等特点,仍然是主要的加工技术手段而被广泛采用。 精密、高质量金刚石刀具制作,受加工条件、环境、设备和操作技术的制约,具有技术挑战性。其中最重要和最基本的问题之一,是改善加工条件、研磨技术装备,尤其针对目前我国技术发展状况,即如何提高研磨装置的运行精度和平稳性成为能否加工出高质量金刚石刀具的关键问题。 本文讨论和分析影响研磨装置运行精度和平稳性的主要因素,在此基础上提出基于精密流体动力轴承、采用无位置传感器无刷直流电机技术设计高速运转平稳的小型精密主轴系统;以及采用音圈电机、伺服位置信息磁头以及伺服盘片组成闭环控制装置,设计和制作精密进给系统;组成小型精密研磨装置以实现精密、平稳的金刚石超精密研磨。包括以下各部分的开发研究: 设计并制作了小型、精密的主轴系统,它采用无位置传感器无刷直流电机技术结合流体动力轴承技术,使得电机运行平稳、精度高。尽管电机结构比较简单,但是电机控制比较复杂。针对这个问题,本文采用专用控制芯片ML4426作为主轴系统控制核心,设计了外围电路。同时,采用PWM控制实现了主轴系统的电流和速度双闭环控制。 设计进给运动系统实现金刚石研磨的轨迹控制。它以音圈电机、伺服位置信息磁头及伺服盘片组成闭环控制系统作为的进给运动系统的核心,能够使得进给运动系统运行平稳,精度高。对音圈电机的机械结构进行改造,使其能够驱动金