压电式四向无定心钻削测力仪的研制

根据“力偶矩在平面内移动,其值不变”原理研制出新型压电式四向无定心钻削测力仪.轴向力和切向力分别采用两片X0°和Y0°晶片对装;扭矩采用4对Y0°晶片均布在同一分布圆上,各晶片电荷灵敏度方向与分布圆相切,即可实现无定心扭矩测量.标定结果表明,该测力仪轴向力、径向力和扭矩的线性度和重复性均小于1％,横向干扰小于5％,完全达到了石英力传感器的使用要求.     

压电石英推力与推力矢量传感器的研制

介绍了一种压电石英推力与推力矢量传感器,建立了传感器力系等效转换数学模型。采用有限元分析预估了推力与推力矢量传感器的固有频率,并通过实验模态分析法对传感器进行了精确测试,得出了传感器系统的前4阶固有频率、阻尼比和留数等模态参数;通过静态力加载实验获得了传感器的各项静态性能指标。结果表明:该压电石英推力与推力矢量传感器具有良好的静态和动态特性指标、线性度、重复性以及固有频率等参数都达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准。     

热场作用下预紧结构与压电传感器输出的研究

压电石英三向力传感器受热影响会导致输出信号产生偏差。基于温度均匀分布假设分析了压电传感器预紧结构在温度影响下的热变形规律,得出施加在压电石英上的热应力是传感器输出信号偏差的主要原因的结论。利用有限元软件对预紧结构加热过程中压电石英所受载荷变化过程进行分析,结果表明,随着热量的流入,压电石英在预紧力施加的方向上的应力变化为-3 315 kPa。最后,基于信号偏差的分析结论改进传感器的预紧结构,并设计对比实验进行验证。在240 s的加热过程中,改进后测力仪的预紧方向输出信号变化不大于4 mV,能够抑制由温度变化引起的输出信号偏差,提高测试准确性。     

热场作用下预紧结构与压电传感器输出的研究

压电石英三向力传感器受热影响会导致输出信号产生偏差。基于温度均匀分布假设分析了压电传感器预紧结构在温度影响下的热变形规律,得出施加在压电石英上的热应力是传感器输出信号偏差的主要原因的结论。利用有限元软件对预紧结构加热过程中压电石英所受载荷变化过程进行分析,结果表明,随着热量的流入,压电石英在预紧力施加的方向上的应力变化为-3 315kPa。最后,基于信号偏差的分析结论改进传感器的预紧结构,并设计对比实验进行验证。在240s的加热过程中,改进后测力仪的预紧方向输出信号变化不大于4mV,能够抑制由温度变化引起的输出信号偏差,提高测试准确性。     

基于归一化标定的压电测力仪测试精度研究

分析归一化标定时,加载力偏差对压电测力仪矢量力测试精度的影响。通过对理论推导可得,归一化标定加载偏差使电荷放大器归一化灵敏度改变,并增大了横向干扰输出,导致测力仪对矢量力测量产生偏差,降低了测试精度。通过实验对小力值矢量力进行测试,调整加载杆连接方式减小加载力偏差,测力仪横向干扰降低38.8%以上,矢量力参数不确定度最多减小53.9%。     

印制电路板微孔机械钻削研究

文章介绍广东工业大学印制电路板精密加工实验室对机械钻削PCB微孔的研究工作进展。研究了PCB机械加工的加工过程、钻削力、钻削温度和钻削质量;分析了钻头磨损与断针的主要特征及原因,分析了钻削机床的动态性能,提出了印制电路板高速数控钻床的设计原则,设计制造出了具有钻削力测定、快速更换主轴等功能、主轴最高转速为250 min的印制电路板超高速超微细钻床。     

超声波电机的装配调试技术

超声波电机的装配调试是超声波电机研制的重要环节,主要难点是压电振子粘接、预紧力调试及机电匹配调试。本文自主摸索出一套适合超声波电机快速小批量生产的装配和调试技术。采用摩擦材料、定子弹性体、压电陶瓷、柔性印制电路板的一体化粘接,解决压电振子的粘接难题;采用粗调和微调相结合的方法,快速完成机电匹配调试,缩短生产周期。形成一套规范化的装配调试方法及流程,并应用于超声波电机的小批量生产和研制,研制出的超声波电机微型扁平,体积为14 mm×14 mm×4 mm,输出力矩达到2 mN.m,通过功率谱密度(PSD)为0.2 g2/Hz的随机振动和–40℃～60℃的高低温试验,并集成应用到系统中实现步进驱动功能。     

基于有限元分析的推力矢量测试平台研究

重点介绍了一种压电石英式推力矢量测试平台。用有限元分析工具对测力平台模型进行静力学分析,并对测力平台的关键尺寸进行结构参数优化设计,以达到减少非线性和横向干扰的目的。实验结果表明:该测力平台具有良好的静态性能指标,灵敏度、线性度都达到了设计要求,直接输出的相间干扰在2%以内,可以满足推力矢量测量的需要。     

压电测力仪尺寸参数对测试精度影响研究

针对大量程比、小力值压电测力仪,分析了测力仪结构尺寸对测试精度的影响。采用理论与有限元分析相结合的方式分析可得,测力仪自身刚度不足引起的变形将增大测力仪向间干扰,降低测试精度。测力仪上盖厚度、中心孔径及传感器跨距尺寸参数是导致测力仪刚度不足,影响测力仪测试精度的关键因素。通过对某小力值测力仪进行尺寸参数优化设计,各项固有频率均在4 kHz以上,动态性能优良;标称力值作用下,最大向间干扰为3.33%,测试精度提高33.4%     

压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器研究

研制了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元的新型惯性冲击式直线精密驱动器。对自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片的动态特性进行了有限元法(FEM)分析和实验研究,提出了压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法。对压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器进行了性能测试,测试表明该驱动器具有结构简单,行程大,驱动力强和分辨率高等特点,特别是其成本不足传统惯性冲击式驱动器的百分之一。     

基于压电测力仪的模拟加载标定方法研究

在航空航天、高端装备制造领域,常伴随着大力值比载荷的产生,为监测其工作状态,需要对大力值比载荷大小、方向进行准确测量。该文以压电式力测试系统为研究对象,提出一种用于测力仪标定的旋转模拟加载方法。首先,基于力分解原理,结合标定装置的实际轴线与理论轴线的偏差原理,得到模拟加载过程中侧向合力随加载方位角变化的几何分布规律。针对侧向力理论波动的特点,提出一种新的模拟加载方法 旋转模拟加载法。最后设计了矢量力模拟加载实验,对测试系统应用非旋转模拟加载方法和旋转加载法进行试验对比。结果表明,应用旋转加载标定法时,测力仪侧向合力输出误差最大降低了18.7%F.S.,验证了旋转模拟加载方法的可行性和合理性。     

压电传感器的毫牛级摩擦力测量

风洞实验中飞行器表面的摩擦力不足空气压力的0.1%,对于小面域、小量程的表面摩擦力测量,存在准确性与力天平可靠性相悖的矛盾。因此,基于杠杆原理及石英的压电效应,该文设计了一种对毫牛级表面摩擦力放大测量的二维力压电传感器,并通过静态标定实验和动态脉冲激励实验分别评价其测试性能。实验表明,该传感器量程可低至50 mN,非线性误差和重复性误差均小于1%,固有频率为2 428 Hz,满足风洞试验中表面摩擦力的测量需求。     

基于D/A集成控制的压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷驱动电源是纳米级工作台系统的关键部件。文章提出了采用多级驱动的电源结构，并在此基础上开发研制了基于D／A集成的单片机控制压电陶瓷驱动电源，该电源由多级数控可调直流电压源串联构成，采用具有过载保护的三端可调稳压集成模块LM317作为稳压核心元件。所设计电源分辨率高，响应速度快，驱动能力强，结构简单，调试方便，适用于压电陶瓷驱动器。     

基于压电动力的双级式驱动器

采用双级结构，以满足驱动器的多种功能要求。利用压电陶瓷的高响应速度特性，设计出基于动力学惯性粘-滑原理的变换机构，实现驱动的自锁与步进；利用液力放大器对驱动力、位移分辨力加以提高。对双级式驱动器进行了实验研究，结果表明，双级式驱动器具有2～3nm的位移分辨力、不小于200N的驱动力、良好的自锁性能与位置保持精度。     

总铜厚3mm以上超厚铜板量产的专项技术研究

对厚铜板进行长期稳定的量产是保证其快速而稳定发展的关键,我公司曾经运用特殊的断屑工艺,并通过对刀具、钻孔参数的优化等多方面的努力成功解决了超厚铜板在钻孔过程中存在的一系列问题。数控钻床主轴长期在重载荷作用下对其精度、扭力的损伤包括对特殊刀具的采购以及对现场管理等方面较高的要求等因素严重影响并制约了厚铜板的发展,如何使用常规刀具在中等扭力为300 g的主轴上对总铜厚3 mm以上的超厚铜板进行高速钻削成为新课题。本文就具体存在问题、解决方案、技术思路、效果展示等方面对厚铜板常规化量产的关键技术进行了详尽描述,主要着眼于钻孔量产时的几个关键点,即钻削抗力、切削温度、钻削参数、主轴维护保养等。