固结金刚石磨粒线锯张力的控制及实验研究

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在众多硬脆性材料的加工方法中,线锯切割技术由于其切割工件时所产生的切缝较窄、对工件损伤小,加工所得工件的质量良好的优点,得以广泛应用。在线锯切割工件时,从最开始的线锯预紧力到线锯切割工件时的张紧力,线锯张力对工件的表面质量和切割过程中的切割力影响巨大。为了准确获得线锯张力在切割过程中的变化情况,本文在分析切割变化的同时,对线锯张力进行分析和建模,在此基础上,对线锯切割系统中的张力进行控制,使其达到稳定状态,从而获得线锯切割过程中合适的张力控制值和较好的工件表面。本文根据实际实验环境搭建了张力测量平台,设计了符合实验条件的张力采集装置,避免由于结构设计,仪器选型等外在原因导致实验结果的不理想。通过LabVIEW编写搭建软件平台,连接了硬件部分与软件部分、机床部分与上位机系统,实现了张力与切割力数据的实时采集,对比分析张力与切割力之间的关系。通过受力分析,在不考虑摩擦力、相对位移等系统误差的情况下,建立了线锯张力与张紧轮位移之间的理想物理模型,并对其进行了误差分析,且误差较大,因而通过实验进行模型的拟合。在建立的张力与张紧轮位移模型的基础上,进行张紧轮位移的实时调整。采用LabVIEW编写张力控制的软件。设计了 PI控制器,计算出了控制参数,并对控制参数进行实验校正,确定最终的控制参数值。根据控制参数进行多组控制实验,将定参数实验与PI控制实验的张力波形图、切割力波形图、切片的表面粗糙度以及表面形貌进行对比,可以得出本课题实验系统中较为合适的切割张力值为17N。张力控制实验实现了较好的控制效果,完成了切片的表面质量的改善。
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