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工程陶瓷材料由于具有良好的物理、化学和机械性能,被广泛应用在航空航天、电子、汽车、化工、机械等领域。工程陶瓷一般采用精密磨削的方法进行加工,但由于其在加工过程中的硬脆性和难加工性,使得表面质量难以控制。因此搭建精密磨削加工平台、研究平面磨削的颤振机理及颤振预测方法对提高加工过程的稳定性和工件的表面质量具有重要意义。本课题的主要研究内容如下: (1)综合考虑工程陶瓷磨削过程的运动要求和加工精度要求,确立精密磨削加工平台的搭建方案,完成运动控制器、导轨、主轴等重要零部件的选型。并对加工平台进行直线度误差测量,为磨削加工参数的选取提供依据。 (2)基于LabVIEW软件开发精密磨削加工平台运动控制系统。通过以太网与运动控制器进行通讯,实现回归绝对零点、三坐标轴联动、控制砂轮转速、气压安全报警等功能,并提供绝对运动、相对运动、循环振荡运动三种运动形式,满足工程陶瓷磨削加工的运动要求。 (3)研究平面磨削颤振的颤振机理,根据关键磨削参数的影响建立平面磨削的动力学模型,并基于Matlab的Simulink模块建立磨削颤振仿真模型。进行磨削深度及砂轮转速的仿真实验,绘制磨削加工稳定性图,为进行颤振预测提供参考依据。 (4)搭建多传感器组进行磨削加工过程状态监测,综合考虑加工过程状态监测技术和统计质量控制技术的优点,提出一种基于控制图的平面磨削颤振预测新方法。通过颤振预测程序对颤振频率频带能量百分比指标进行实时监测,并根据异常判断规则预测磨削颤振的发生时间。通过仿真实验和磨削加工实验的方法验证颤振预测新方法的准确性及有效性。