超精密车床控制系统及相关加工参数的研究

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1、国内图书分类号：TH161.1学校代码：10213国际图书分类号:621密级：公开全日制工程硕士学位论文超精密车床控制系统及相关加工参数的研究硕士研究:段雅丽导师生:张景和教授申请学位:工程硕士学科:机械制造及其自动所在单位化:机电工程学院答辩日期:2011年6月授予学位:哈尔滨工业大学单位ClassifiedIndex：TH161.1U.D.C.：621.914DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFTHEULTRA-PRECISIONLATHECONTROLSYST

2、EMANDRELEVANTPROCESSINGPARAMETERSCandidate:DuanYaliSupervisor:Prof.ZhangJingheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringMechanicalManufacturingandSpecialty:AutomationAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:June，2011Degree-Conferring-Institution:Harbin

3、InstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要超精密车削加工在超精密加工领域中占据非常重要的地位，以超精密车削技术为代表的超精密加工技术在军工方面和民用方面都发挥着日益重要的作用，世界主要发达国家均投入大量人力物力进行超精密车床和超精密车削技术的研究工作。本课题研究的目的是在一个小型超精密车床的基础上建立其控制系统，通过实验研究该系统的加工参数对工件表面粗糙度的影响，以实现工件表面粗糙度Ra10nm的稳定高效超精密车削加工。本课题研究的意义在于通过对超精密车床控制系统的研究，以及在该控制系统控制下的工艺

4、实验，对以后超精密车床控制系统的研究和建立有一定的借鉴意义和推广价值。首先，本文对超精密车床运动系统和控制系统的研究现状进行了全面的总结。其次，本文在分析典型超精密车床运动系统结构形式的基础上，重点对本课题超精密车床的主轴运动系统和导轨运动系统进行结构分析，分析运动系统结构对控制系统产生的影响。再次，本文在超精密车床机械结构搭建完成的基础上，建立了超精密车床的控制系统。首先选择伺服电动机和上位控制器，并完成了控制系统的硬件搭建。然后通过理论分析和车削实验，分别采用位置伺服控制超精密车床导轨运动系统，采用速度伺服控制主轴运动系统，在该控

5、制系统控制下车床运动系统运行稳定，成功的实现了超精密车床控制系统的建立。最后，本文在搭建完成的超精密车床上进行车削实验，利用AFM检测车削工件表面粗糙度。检测结果表明：在所建立地控制系统控制下，本课题超精密车床运动系统性能稳定，车削工件表面粗糙度Ra值稳定在7nm以下，可进行稳定高效的超精密车削加工。并根据车削工件表面粗糙度的检测结果，分析主轴运动系统的主轴转速、线速度以及导轨运动系统的进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响。关键词：超精密车床；运动系统；控制系统；超精密车削；表面粗糙度-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Abstract

6、Ultra-precisionturningprocessingoccupiedaveryimportantpositioninultra-precisionprocessingfield,asarepresentativeintheultra-precisionprocessingfield,theultraprecisioncuttingtechnologyplayanincreasinglyimportantroleinthemilitaryindustryandcivilindustrial,themaindevelopedc

7、ountriesarespendingalargeamountofhumanresourceandresearchworkontheultra-precisionlatheandultra-precisionturningtechnology.Thepurposeofthisthesisisestablishingthecontrolsystemofasmallultra-precisionlathe,andresearchingtheinfluenceoftheparametersonsurfaceroughness,soastor

8、ealizestableandefficientultra-precisioncuttingwiththesurfaceroughnessunder10nm.Thesignificanceofthisissueliesi