双面研磨加工力/位控制技术研究

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在超精密平面研磨加工中,研磨压力、磨料粒度、转速等加工参数直接影响着加工效率和工件表面质量,其中研磨压力是影响固着磨料研磨加工质量的重要因素,因此在加工过程中需要对研磨压力进行精确控制。本文以电气机械式数控研磨机为实验平台,进行双平面固着磨料研磨的力位控制研究。研磨加工中,为了在保证工件尺寸精度的同时,又能够避免由于研磨压力过大对工件以及机床零部件造成损坏,将应用于机器人领域的柔顺性力位控制引入到研磨加工控制中。  本文主要从实验的角度对研磨力位控制进行研究。加工中上下研磨盘与工件加工表面直接接触,所以不能通过力传感器直接对研磨压力进行测量。研究中利用Z轴电机输出扭矩与研磨压力的关系,通过扭矩传感器检测Z轴电机实时输出扭矩值来间接的反应加工中研磨压力的大小。加工中,工件放置在隔离盘内,在上、下研磨盘旋转运动引起的摩擦力矩的驱动下做自传运动;上研磨盘垂直方向的进给运动实现研磨压力的供给;因此,首先对数控研磨机床的上下研磨盘转速、Z轴进给速度等相关参数行了校正和说明。  其次,为了防止空载时机床误差影响Z轴电机输出扭矩,进一步影响力位控制的精度,研究中,通过实验对研磨机床空载匀速运行时Z轴电机输出扭矩的变化进行分析。结果显示,摩擦自传式双平面固着磨料研磨机在空载匀速进给运动时,Z轴电机的输出扭矩值随着机床Z坐标的变化呈现出一定规律的波动。  最后,将固着磨料研磨技术和力位控制技术结合在一起,分别采用了恒进给力位控制和模糊力位控制两种方案。充分利用NUM数控系统的提供的相关功能及编程软件,编写了控制程序并完成了相关实验。通过对力位控制加工后的实验数据进行分析,对已加工工件表面进行粗糙度检测,结果显示两种方案在固着磨料研磨加工中均有效的实现了力位控制,提高了研磨加工后工件的表面质量。
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