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固结磨料金刚石线锯切割技术由于其切缝小,切割柔性好,切割表面质量好、浪费少、对环境污染小等优于其它加工技术的特点在硬脆材料加工中得到了广泛的应用。但是在切割过程中,由于机床结构的限制、工件半径的变化和线锯磨损的影响会出现很多问题,像线锯速度低、切片表面质量差、线锯换向的冲击和线锯磨损严重等使得切割过程不稳定。本文对切割过程影响切削力的因素进行分析,从控制的角度出发,将自适应控制方案应用到机床进给系统中,通过实时采集切割力信号,随时反应切割过程变化,然后通过数据处理和控制算法计算,对进给速度在线调整,以达到提高切割效率和切割过程的稳定性。 由于金刚石线锯切割系统不稳定性,物理模型难以对系统进行准确的描述,而且丝杠、导轨、轴承和联轴器的磨损很难建立准确的物理模型对切割过程进行实时控制。因此,本文通过多因素试验的设计,对各主要参数对切割力影响的重要性进行分析,然后将模型进行简化成为单输入单输出系统,建立切割过程动态模型的差分方程。同时用F检验法对模型性进行了检验。 本文将PID控制理论应用于往复式金刚石线锯切割过程中,切割过程中检测的切割力作为输入信号实时对步进电机进行自校正调节,在MATLAB中编写控制算法程序,对系统进行动态仿真,分析了响应曲线的变化。仿真结果表明,该控制算法根据切割力的变化能自动调节进给速度的大小,实现变速进给,稳定切割力,提高加工效率,取得了稳定切割力和高效率切割的加工效果。 本文开发了金刚石线锯切割加工自适应控制器,以计算机和多功能控制卡为核心对切割过程进行数据进行采集处理和控制算法的计算。 最后,通过试验验证了控制算法的可行性和整个控制回路的可操作性,能够有效地提高切割效率和切割质量。