三轴电磁-压电混合驱动快速刀具伺服的轨迹跟踪控制

三轴快速刀具伺服（Fast Tool Servo, FTS）具有更高的刀具空间运动柔性,逐渐用于复杂光学曲面和微纳结构表面的切削加工。针对所研制电磁-压电混合驱动三轴FTS存在的轴间耦合、高频谐振和迟滞非线性等因素对轨迹跟踪性能的影响,研究综合补偿策略实现三轴空间轨迹的高性能跟踪控制。以陷波滤波器抑制系统高频谐振,以前馈解耦补偿弱化平面轴间耦合;针对法应力电磁驱动和压电驱动的迟滞非线性,提出以线性动力学模型级联Prandtl-Ishlinskii模型描述各轴的动态迟滞特性,并构建无需直接求逆的迟滞前馈补偿模型,实现系统的迟滞非线性补偿。谐波扫频测试结果表明：所采用的陷波滤波器可以很好地消除高频谐振,前馈解耦补偿可将平面XY轴间的耦合幅值降低约14 dB。宽频域内迟滞建模结果表明：平面XY轴和Z轴的动态迟滞建模误差分别小于±2.2%和±1.8%。以PID为主控制器,对宽频谐波（10～100 Hz）的跟踪结果表明：采用综合补偿策略获得各轴的最大跟踪误差约为仅采用逆动力学前馈补偿的25%～50%,进一步对空间螺旋球面轨迹进行了跟踪测试,证明了所构建的综合补偿控制策略的有效性。     

快速刀具伺服分数阶PID控制仿真的研究

利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度等指标,详细比较了分数阶PID控制与传统PID控制的性能。仿真结果表明,分数阶PID控制器的阶跃响应时间约为5×10-7s,是PID控制响应时间的42%,对频率为1 kHz,幅值为1μm的正弦信号的跟踪误差约为6 nm,是PID跟踪误差的50%,验证了基于分数阶PID控制器实现FTS轨迹跟踪控制的可行性和优越性。     

计算机辅助监控机床颤振的研究

本文主要讨论机床颤振的计算机辅助监控问题。文中提出以特征量ξ做为机床颤振的监测参数,当ξ值超过预先设定的控制门限值时,计算机监测单元即向控制单元发出警报并采用一种特殊的变速控制策略抑制颤振于孕育之中。     

钢芯铝绞线导体架空绝缘电缆的制造

本文介绍了钢芯铝线导体架空绝缘电缆使用特点，以及产品制造工艺及其特性。     

切削颤振的预报控制

讨论了切削颤振征兆的早期识别和切削振动的实时控制。通过实际考究切削过程从稳定状态向不稳定状态过渡过程中机床切削系统的振动响应特征,提出了振动波形不规则系数θ和似然比检测统计量ｚｙ（ω）２种颤振征兆预报参数。     

光学自由曲面金刚石车削CNC仿真程序编译系统

为了解决光学自由曲面金刚石车削(DTOFS)NC代码的验证问题,保证NC代码的正确性和合理性,将计算机仿真技术应用到DTOFS加工中。利用面向对象的编程语言Visual C++为平台,结合OpenGL库函数,开发了DTOFS CNC仿真程序编译系统。根据所提取的刀具坐标信息,建立了刀具运动轨迹方程,以实现刀具的插补过程。研究结果表明,该系统能够对数控加工程序进行检查,提前发现程序中的错误并及时地进行修改。与传统插补方法相比,本系统极大地提高了仿真精度。     

刚度主轴方位对模态耦合再生切削系统动态响应谐参数的影响

摘 要：综合考虑再生切削效应和模态耦合效应，建立了随机扰动激励下两自由度切削加工系统的时滞动力学模型。分析了刚度主轴方位对切削稳定性叶瓣的影响。将切削系统的动态响应作为观测数据，基于互四阶累积量的谐参数联合估计ESPRIT方法，考察了刚度主轴方位对模态耦合再生切削系统动态响应的互功率、频率和相移等谐参数的影响，揭示了这些谐参数关于刚度主轴方位角的一些新依赖特征。     

超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究

目的 研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法 超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果 通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论 与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。