摘要：微细超声加工系统的控制过程复杂,当前控制方法均忽略了其动力学属性,因为动力学属性特征较为模糊,过于复杂的约束条件会降低切割控制速度,造成能耗高、切割精度低等问题,基于自校正模糊控制理论,设计了一种考虑微细超声加工系统动力属性的切割自校正控制方法。通过对微细超声加工系统展开详细的动力学分析,获取系统的加速度向量。根据分析结果,结合微细超声加工系统的理想运动变换条件,建立割刀误差数学模型,并计算割刀末端位置误差,再通过自校正模糊控制方法校正该误差,实现对切割过的高精度控制。实验结果表明:该方法提高了微细超声加工系统的切割速度,提高切割误差的控制精度,切割能耗也在承受范围内。

摘要：微细超声加工时,加工区域内的磨粒会被高频振动的工具或工件振出加工区,使加工区域出现无磨粒,导致工具与工件直接作用,影响加工质量与加工效率。为解决上述问题,提出了一种电泳辅助微细超声加工新技术。利用超微磨粒的电泳特性,通过在工具电极与辅助电极之间施加电场,溶液中的超微磨粒泳动到加工区域,甚至是附着或半附着在微细工具上,保证了加工区域磨粒的存在,从而提高微细超声加工质量、加工效率。针对新技术,设计了电泳辅助微细超声加工机床并进行了实验,机床硬件部分包括主轴设计、运动系统硬件设计、电泳辅助微细超声加工工作液槽设计及数据采集系统硬件设计;基于LabVIEW软件开发恒力控制加工控制系统,包括初始化模块、运动控制选择模块、粗对刀模块、恒力对刀模块、恒力控制加工模块以及实时显示模块。开展了微细超声加工与电泳辅助微细超声加工对比实验研究,实验结果表明,在保持其他加工参数相同的条件下,电泳辅助微细超声加工的孔边缘质量更好,微细超声加工后的孔底表面粗糙度Sa=3.008μm,而电泳辅助微细超声加工后的孔底表面粗糙度Sa=1.494μm。

摘要：微细超声加工机床设计包括硬件设计与运动控制系统设计,运动控制系统是机床的核心组成部分,直接或者间接地影响到加工质量与加工效率。采用宏微复合的硬件设计结构能有效地保证运动控制精度,针对精密微三维运动平台,基于LabVIEW开发了微细超声加工中的运动控制系统,该系统包括初始化模块、粗对刀模块、精确对刀模块、绝对坐标实时显示模块、数据采集模块与加工模块。将微细工具所受的实时力与微三维运动平台的运动结合形成闭环控制,能有效地实现精确对刀以及恒压力进给加工。最后,对控制系统进行了测试,研究了恒力控制范围与增量位移、进给速度、回退速度之间的关系。

摘要：微细超声加工机床是实施微细超声加工的基础。针对微细超声加工的原理,对微细超声加工机床中的关键零部件进行了设计,包括主轴设计、微细超声振动工作液槽设计、运动控制系统硬件设计与数据采集系统硬件设计。块电极通过辅助夹具安装于微细超声振动工作液槽中,能够实现微细工具电极的在线加工。采用双超声振动系统设计结构,可以根据加工需要自由的选择将微细超声振动施加到工具或者工件上。宏微复合的运动控制模式能有效的保证运动控制精度,加工实时力与机床运动结合形成的闭环结构能满足微细超声加工中的恒力进给需求。

摘要：将微细超声加工方法与微细电火花加工方法相结合,解决了微晶云母陶瓷的微型拉瓦尔喷管加工中的关键技术问题,其中包括高精度多功能特种加工系统、微细超声工具的制备、工件的装夹与定位、超声加工工艺流程的设计及超声加工参数的选择。在自行研制的高精度多功能加工系统上,采用微细超声加工方法加工微晶云母陶瓷微型拉瓦尔喷管,采用微细电火花加工方法制备相应的超声加工工具,并且设计了工件夹持装置,将重复定位精度控制在2μm以内。此外,通过2套工艺流程方案的加工对比实验,选择出较优的加工方案,成功加工出入口直径为360μm、出口直径为320μm、喉部直径为170μm、总长为550μm的拉瓦尔喷管。

摘要：微细超声工作台是微细超声加工机床与微细超声振动辅助加工机床的关键零部件,其振幅值直接影响加工精度与加工效率。传统的振幅测量方法很难准确的测出微细超声工作台的微振幅。基于精密微三维运动平台的高分辨率,提出了一种恒力控制的微振幅测量方法,成功的测量出能精确到0.1μm的微振幅。首先对微细超声工作台中的微细超声振动系统进行了理论设计,然后采用基于恒力控制的超声振幅测量方法,对不同功率作用下的微细超声振动系统的振幅值进行了测量。