基于磁流变力矩伺服的非球面气囊抛光方法研究

利用磁流变液的可调可控性,首先介绍了自行研制的非球面数控气囊抛光系统及样机,结合数控机床,针对非球面零件进行了抛光实验,分析了抛光过程中励磁电流与研抛力之间的关系,研究了励磁电流、气囊姿态角、气囊压缩量、气囊旋转速度等工艺参数对抛光接触区特征的影响,为气囊抛光加工过程中合理选择参数提供了依据,同时实验验证了基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的这种新型气囊抛光方法是一种能够加工和制造超精密光滑表面的有效、切实可行的加工方法。

非球面精密数控研抛中研抛力的控制

提出了一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的研抛力控制方法来控制非球面数控研抛系统中的研抛力以实现恒压力研抛。研究了该方法的原理、模型、影响因素并研发了相应的实验研究系统。阐述了基于磁流变力矩伺服装置的研抛力控制原理;应用Preston方程分析了恒压力控制的重要性并基于Hertz理论建立了研抛压力模型,进而建立了研抛力控制模型,探讨了影响研抛力控制的主要因素;最后,规划了系统的研抛压力并进行了实验研究。实验结果表明,在研抛用时均为90min的情况下,恒力研抛得到的非球面表面粗糙度为0.067μm,表面粗糙度不均匀度为94.4%,而恒压力研抛得到的表面粗糙度为0.028μm,表面粗糙度不均匀度为11.4%,研抛质量和效率显著提高。该方法能够独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力和研抛压力,实现非球面超精密、高效、低成本数控研抛。

非球面数控研抛力—位—姿解耦控制研究

为解决自动研抛系统中研抛力—研抛头位置—研抛头姿态之间的耦合问题,提高非球面表面的研抛质量,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(Magnetorheological fluid torque servo,MRT)的力—位—姿解耦控制方法,并对该方法的原理和模型进行理论和试验研究。通过分析自动研抛系统中力—位—姿之间的耦合机理,以Preston方程和Hertz接触理论为基础,建立力—位—姿耦合模型,探讨基于MRT的力—位—姿解耦原理,推导出基于MRT的研抛力控制模型和数控机床转速控制模型,研制相应的试验系统,并通过研抛试验得到表面粗糙度Ra≤0.030μm的镜面表面和均匀的材料去除率。研究结果表明,基于MRT的力—位—姿解耦控制方法,能够有效地解决研抛系统中力—位—姿耦合难题,是实现非球面高精度、高效率、低成本数控研抛的一条新途径。

非球面件数控研抛力、研抛工具位置和姿态解耦技术

为解决非球面自动研抛系统中普遍存在的研抛力-研抛工具的位置-研抛工具的姿态(以下简称力-位-姿)相互耦合问题,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的非球面数控研抛力-位-姿解耦技术。基于Hertz接触理论和摩擦学原理,分析研抛过程中的力-位-姿耦合机理,建立了耦合模型。阐述基于MRT的数控研抛力-位-姿解耦原理,开发相应的实验研究系统,建立系统研抛力模型。规划了研抛工具的路径。试验得到0.025μm粗糙度的镜面表面。试验表明该技术能独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力、研抛工具的位置和姿态。