高效多棱面水晶磨抛一体化机床数控系统研制

针对目前市场上水晶磨抛机加工质量差、劳动强度大、生产效率低的问题,设计了一台高效多棱面水晶磨抛一体化机床,其数控系统采用台达PLC及人机界面以实现磨抛机的控制。通过人机界面输入水晶各个加工面的加工参数,将其转换成相应脉冲量送到步进电机驱动器,驱动电机对水晶进行加工。降低了人工成本、提高了产品质量和加工效率。     

步进电动机驱动的四轴超精密机床

文章介绍了凯泽斯劳滕大学新开发一种步进电动机驱的四轴超精密机床的结构、工作原理及步进电动机控制系统。该机床具有纳米级运动精度，可以加工圆柱、球面及非球面等光学表面，表面粗糙度值小于5nm。     

圆筒型直线步进电动机在机床中的应用与推力计算

在分析平板型直线电动机在机床进给系统中的配置结构与存在问题的基础上,结合圆筒型直线电动机的特点,提出了将圆筒型直线步进电动机用于机床进给系统中的新方案.并开展了对圆筒型直线步进电动机的推力计算方法的研究,建立了圆筒型直线步进电动机电磁计算的有限元模型,得出了电动机力移曲线,模型试验证明了理论计算方法的可靠性.估算了电动机的平均推力,为进一步研究该电动机性能及在机床中的应用提供了有效的方法.     

基于Preston方程的不锈钢曲面抛磨工艺参数分析

介绍了一种基于自动抛光系统的不锈钢抛磨工艺,以取代不锈钢电水壶手工抛光,实现抛光产品品质稳定、高效生产。在假设抛磨过程服从椭圆赫兹接触的前提下,利用Preston法分析得到影响不锈钢曲面抛磨过程中材料去除量的因素:磨料与不锈钢曲面的相对速度、接触压力。同时为保证抛磨品质均匀,选择了螺旋抛光路径的合适螺距。利用所得结论指导工艺实验,得到了效果良好的镜光表面。     

连铸机结晶器铜管外表面抛磨专机研制

针对连铸机上结晶器铜管外表面加工技术难题,介绍了一种利用尼龙刷辊进行抛磨加工的工艺方法,以及铜管抛磨专用机床的设计.     

硅棒磨抛一体机的设计与应用

根据光伏行业硅棒加工需求,设计了一台集硅棒磨削、抛光、倒角等功能于一体的硅棒磨抛一体机。介绍了硅棒磨抛精度要求和机床总体设计方案,针对机床的上下料组件、进给滑台、对中机构、磨削组件等关键部件做了结构和功能介绍,并介绍了磨抛一体机的工作原理及该机床的优势,为光伏行业的硅棒加工机床的设计提供参考。     

小口径不锈钢圆管内壁抛磨机的研制

针对化工、制药、食品等行业用小口径不锈钢管内孔壁光亮度需求很高的问题,研制了一种可抛磨小口径不锈钢圆管内壁的抛磨机床。该机床可抛磨口径为6～24mm的不锈钢管内孔壁,抛磨后不但去除了氧化层,而且内壁粗糙度可由原来Ra1.2μm减小至Ra0.5μm以下,为电解抛光工序作好了必要的准备。     

金相试件自动磨抛机结构设计及分析

为了解决薄板类金相试件手工磨抛控制难、效率低且易产生弧形端面的问题,设计一种无需镶嵌的新型自动磨抛机。首先通过对薄板类金相试件手工磨抛过程分析,确定了试件磨抛的工作原理和技术要求,制定了自动磨抛机的结构和运动方案,详细设计了夹持装置A和夹持装置B的结构;然后建立基于有向装配原理的整机装配连接关系模型,并利用UG软件实现了磨抛机的有向装配;最后对所设计磨抛机的性能进行试验验证。结果表明:经所设计的自动磨抛机磨抛后的试件相比手工磨抛,平面度误差减少了62.5%(端面弧高H_2约为15μm),垂直度误差减少了50%(垂直度误差仅0.04μm),表面粗糙度Ra降低了20%(表面粗糙度Ra仅为0.08μm)。该磨抛机整体性能优于技术要求和手工磨抛水平,而且磨抛效率高,劳动强度低。     

基于数控机床中步进电动机的选用

数控机床中步进电动机选择合适的参数,可以避免电动机起动时的失步和振荡现象,并能够在最短的时间内达到起动转速。在普通机床改造中,对开环控制所用步进电动机选用计算很多人感到困难,本文给出一种简捷、实用、方便的计算方法。     

数控机床中步进电动机的选用

数控机床中步进电动机选择合适的参数，可以避免电动机启动时的失步和振荡现象，并能够在最短的时间内达到起动转速。在普通机床改造中，对开环控制所用步进电动机选用计算很多人感到困难，本文给出一种简捷、实用、方便的计算方法。     

不锈钢电水壶曲面机械抛光方法研究

为解决不锈钢电热水壶在手工抛光方式中存在的污染严重、抛光效率低和质量不稳定等问题,成功自主研发了一套电水壶曲面自动化机械抛光系统,该系统采用了多磨具多工位的抛光方法,可夹持三个水壶同时进行抛光,提高了抛光效率。为确保水壶表面抛光质量,规划了螺旋式刀具路径,同时提出了基于示教法的抛光刀位数据生成方法,并利用NURBS曲线拟合的方法对刀具轨迹进行优化。实验结果证明,与手工抛光方式相比较,该方法大大提高了抛光质量和效率。     

晶片抛光机压力加载系统分析

在晶体薄片的双面抛光加工中,实现抛光压力的精确、多模式控制对获得晶片高平面度和无损伤、超平滑的加工质量至关重要。为此,提出了一种基于步进电机的压力加载系统。在简述压力加载系统组成及原理的基础上,对该压力加载系统进行了整体数学建模,并通过Simulink对系统性能进行了仿真分析;最后对石英晶片进行了加工实验。实验结果初步验证了所设计的抛光压力加载系统可以较好地实现抛光压力的动态加载及平稳保持,并获得了平滑的晶片抛光表面。     

衍射光栅刻划机的闭环控制系统

以S3C2440A为控制核心,设计了衍射光栅刻划机的高精度运动控制系统,实现了现场显示、实时控制等功能。用S3C2440A微控制器控制伺服电机和步进电机完成光栅刻划的分度运动和刻划运动,通过SiGNUMTM RELM直线光栅尺反馈和PD加前馈控制算法补偿由于惯性等原因造成的分度误差,并用MATLAB对使用PD加前馈控制算法的分度运动进行仿真。采用RON225增量式角度编码器反馈以补偿执行刻划运动的步进电机因失步造成的误差,通过分析和处理实验数据获得分度运动最佳速度和伺服电机在此分度运动速度下停止时的过冲距离。最后,对可能产生控制误差的原因进行了初步分析,并提出了需要进一步改进和完善之处。     

经济型数控机床步进电动机的选择及其计算

步进电动机在数控开环控制领域中被广泛地应用,如何合理的选择设计步进电动机,使其性能得到最佳发挥是设计者需要研究的关键问题。论文详细介绍了在设计经济型数控机床时,怎样使步进电动机与机械传动系统相匹配的设计计算方法,并结合实例介绍了步进电动机选择和计算的全过程。     

小口径非球面斜轴磨削及磁流变抛光组合加工工艺及装备技术研究

为提高小口径非球面模具加工效率和加工精度,提出一种结合斜轴超精密磨削和斜轴磁流变抛光的组合加工方法,将两种超精密加工方法集成在一台机床上,以缩短装夹时间以及降低装夹误差。研制新型的小口径非球面超精密复合加工机床,对直径Ф6.6 mm的非球面碳化钨模具进行了加工试验。斜轴磨削后加工表面粗糙度达到R_a 6.8 nm,斜轴磁流变抛光后表面粗糙度达到R_a 0.7 nm,面型精度可以达到PV 221 nm。结果表明,所开发的小口径非球面超精密复合加工装备能达到加工要求,可有效提高加工精度和加工效率。     

时变去除函数在气压砂轮抛光中的应用研究

针对气压砂轮抛光中通过驻留时间控制材料去除量需在模具表面多去除一层材料及抛光效率低等问题,提出了一种基于时变去除函数的抛光材料去除量控制方法。该方法以抛光工具所能达到的最大进给速度在模具表面进行抛光加工,无需多去除材料,通过实时改变抛光工具的去除能力以适应面形误差的变化,极大地缩短了抛光时间;开展了抛光材料去除过程研究,建立了气压砂轮抛光工具进给速度与面形数据和抛光去除函数之间的关系,提出了抛光过程时间的计算方法;针对时变去除能力超出抛光工具最大去除能力的问题,提出了在气压砂轮抛光中对需去除的材料进行分层抛光的思想。最后,通过抛光过程时间对材料去除量控制的两种方法进行了对比分析。研究结果表明,在气压砂轮抛光中采用时变去除函数来控制材料去除量能极大地提高抛光效率。     

应用四轴联动磁流变机床加工曲面

以永磁型磁流变抛光机为基础,提出了在光栅式加工轨迹下结合四轴联动机床(不含抛光轮转动轴)和变去除函数实现磁流变抛光技术确定性加工曲面的方法。讨论了曲面上光栅式加工轨迹等面积规划原则和基于矩阵乘积运算的驻留时间求解算法。分析了磁流变四轴联动机床的机械补偿方式,同时以变去除函数模型为基础从算法上实现了机械的剩余补偿。应用以氧化铈为抛光粉的水基磁流液对口径为80mm、曲率半径为800mm的BK7材料凸球面进行了修形验证实验,一次加工(5.5min)后显示:面形误差分布峰谷值(PV)和均方根值(RMS)从117.47nm和22.78nm分别收敛到60.80nm和6.28nm。实验结果表明:结合四轴联动的低自由度机床和变去除函数算法补偿的磁流变加工工艺能够有效地实现球面及低陡度非球面等曲面的高效确定性加工,为磁流变抛光在光学制造中的应用提供了有力的支持。     

多品种曲轴弯曲变形测量系统的设计与开发

介绍多品种曲轴弯曲变形测量系统的开发.该系统由工控机、测量机、步进电机等组成,通过工控机驱动步进电机,基于测量机的机械平台对曲轴的弯曲变形量进行检测,最后通过相应的专用软件将测量结果显示出来.该系统具有柔性化、方便、直观等特点.     

智能型纳米级抛光机的控制系统

介绍了智能型纳米级抛光机的智能控制系统，对其实现方法进行了研究，分析了智能控制系统的组成。提出并建立了基于专家控制系统的解决方案。采用Windows CE软件平台，图形化界面功能指示。以及采用高可靠性的实时操作系统、超级数模混合RISC嵌入式处理器、高精度光栅传感器、无级调速、无刷直流电动机驱动等技术，实现对抛光机的智能控制。     

Replication of skilled polishing technique with serial–parallel mechanism polishing machine

Currently, viscoelastic polymers are used to coat automotive body to prevent scratches. On the other hand, the application of a polymer with high viscoelasticity makes the repair polishing process of the coated body more difficult. Hence, performing the polishing process requires the operator to be technically skilled. However, the number of workers with necessary technical skill has been decreasing because of an aging population. In addition, the surface quality and process time are dependent on the proficiency level of the worker. To automate the repair polishing process, in our past research, a serial–parallel mechanism polishing machine was developed to simultaneously control the tool trajectory, tool posture, and polishing force. The present study aims to construct a replication system of a skilled polishing technique on the basis of the above three physical parameters by applying the developed polishing machine. First, the tool trajectory, tool posture, and polishing force of a skilled worker, which reflect the polishing technique, were acquired using a high-speed camera and a dynamometer. By inputting the acquired data to the developed machine, the machine can copy the polishing technique because the tool trajectory, tool posture, and polishing force can be independently controlled. From the results of the polishing test, the surface quality after polishing was comparable to that of the skilled worker output, which satisfies the criteria of surface quality.