随着高速、高精密机械产业的发展,高精密球体的加工成为目前超精密加工领域的研究热点。加工压力对球体加工精度影响显著,直接决定了抛光过程中工件的最终质量和抛光效率。传统抛光机床多采用气压或液压的加载方式,无法实现压力的快速精确加载。为此,本文提出了一种新型的步进电机压力加载系统,采用矢量力矩控制模式,并结合模糊PID算法,实现了抛光机床压力的快速精确加载。首先,本文以球体抛光机床为研究对象,阐述了抛光机床的设备组成及工作原理,分析了该机床压力加载系统的特点;为提高压力控制精度,提出了一种矢量力矩控制模式实现压力加载,建立了压力加载系统的数学模型,包括两相混合式步进电机数学模型和柔性加载机构的力学模型等,推导了电流幅值与压力的计算公式;在MATLAB/Simulink中搭建了压力加载系统仿真平台,仿真结果表明,在给定最大力矩的条件下,可实现压力的精确加载。其次,针对矢量力矩控制模式的压力控制方案,本文设计了电流-压力双闭环控制策略,以电流环作为内环,压力环作为外环。电流环采用增量式PID算法,压力环采用模糊PID算法。并具体阐述了以电流为控制量的模糊PID控制器设计过程;在MATLAB/Simulink中对压力加载系统进行了模糊PID控制仿真,仿真表明,利用模糊PID控制压力加载系统具有较快的响应和抗干扰能力,且压力响应速度快。然后,为实现压力加载系统的智能化控制,根据压力加载系统功能要求,对压力加载控制系统进行了总体设计。具体阐述了基于STM32的压力加载控制系统软硬件设计中的关键技术;阐述了力控组态软件的人机交互界面、监控系统在设计中的内容;最后,设计了压力性能测试实验和以陶瓷球为抛光对象的加工实验。结果表明:压力静态误差控制在1%以内,动态误差为4.2%以内。加压系统具有加压精度高,响应快的特点;陶瓷球加工中G5球成球率达到93%,且质量优于采用传统压力系统所生产的陶瓷球。