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在当代科技飞速发展的形势下,自由曲面类零件的应用愈加普及,并且对此类零件的加工效率以及加工精度也有了更加严格的要求。目前在砂带磨削此类零件中广泛应用的方法是采用恒力的方法进行加工,该方法要保证加工时的法向力保持不变。而本文为解决上述零件在加工时普遍存在的去除量不均匀的现象,尝试利用变压力磨削的方法进行加工。该方法通过结合自由曲面上每一磨削点的曲率,推导被加工工件的去除深度数学模型,然后借由砂带磨削装置的气压调节系统来精确控制法向磨削力以实现对去除量的控制。本文所进行的研究工作主要体现在如下几个方面:(1)假设砂带接触轮和工件二者的接触符合Hertz接触理论,同时考虑曲面上磨削点处曲率,利用常用的Preston方程推导了工件去除深度的数学模型。从数学模型中可看出去除深度H与Fn2/3成正比。在进行变压力磨削时,要保证去除深度H一致,只需计算出在不同曲率处与之对应的法向力Fn即可。(2)设计了一套法向力可调的变压力装置,对其中的接触轮、驱动轮等关键零部件的设计进行了阐述,并且对轴以及轴承等关键零件进行了强度及寿命校核,结果表明该装置设计合理,能够实现预期目的。(3)建立了变压力控制系统,使用电气比例阀调节执行气缸内气压值,间接地对法向力进行控制。基于此,研究了2种变压力实现方案。一种是采用力补偿控制的方法,该方法将气缸处于低速状态下所有的摩擦阻力视为常数,并利用实验测得的数据对该假设进行了验证,并计算出摩擦常力为12N左右。拟合出力补偿直线,然后在施加法向力时予以补偿即可。针对上述方法通用性差的缺点,另外一种则采用闭环模糊控制的方法。对模糊控制器进行了设计,推导了系统的开环传递函数,并用MATLAB的Simulink进行了仿真,仿真结果证实了采用模糊控制调节气压值,进而实现对法向力的间接控制是可行的。最后就如何在S7-200PLC上实现模糊控制进行了研究。