旋转超声加工系统的振幅控制研究

《旋转超声加工系统的振幅控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）旋转超声加工系统的振幅控制研究秦哲二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111501151广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）旋转超声加工系统的振幅控制研究秦哲指导教师姓名、职称：姚震副教授学科(专业)或领域名称：仪器科学与技术学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：2018年5月29号ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)Researchonamplitud

2、econtrolofrotatingultrasonicmachiningsystemCandidate:QinZheSupervisor:YaoZhenMay2018SchoolofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要随着硬脆材料及各种复合材料在电子、国防、航空航天和生物工程等工业领域的大量需求，旋转超声加工作为一种高新加工技术，在近代工业中应运而生。为对这些高效、精密的特殊材料进行高效率、高精度和高质量的加工，振幅的研究在旋转超声加工

3、中成为了一个重点研究对象。由于换能器是一种非线性系统，加上实际加工过程中工况的复杂性和多变性，导致谐振频率漂移和振幅衰减。一些研究表明，在超声电源的频率跟踪功能保持良好时，随着实际工况的变化，换能器介质损耗和阻抗特性发生改变，振幅仍存在有衰减的现象。因此，电流检测、反馈法，并不能总是实时反映振幅的实际情况。本文从电学和负载两大方面，主要从电压、频率、补偿网络和负载对振幅控制的影响进行详细分析，对振子振动力和振幅及其电学等参数之间的关系进行了探讨，并加以实验验证。提出以检测振动力信号来实时反馈出振子振幅情况，以对功率进行调整来实现振幅控制。以下为主要研究内容：（1）简单阐述了文章的研究背

4、景及意义，对旋转超声加工技术发展状况进行了详细的阐述，并引出振幅控制。（2）对超声加工振动系统进行了介绍，以超声换能器串联谐振模型为基础，对其进行了电学模型和机电等效模型分析；推导出超声换能器空载和负载条件下的动力学模型传递函数，并对频率、负载与和振幅等参数之间的关系进行了初步探讨。（3）以模型分析和实验论证，对超声换能器的导纳特性和阻抗特性进行了全面的分析，并对其在变化的负载下，对二者的规律进行了探讨和验证。（4）对振幅几个较大的影响因子，进行了全方位的分析。推导出负载和电学参数之间的数学模型，分析出了电压、频率对振幅的影响；详细分析了补偿网络对于振幅控制的必要性，提出三种常见的不同

5、拓扑，进行建模分析分析和实验验证，提出能适应最大效率和最大振幅控制的补偿网络的设计方案。（5）搭建了超声换能器振动力信号、电信号和振幅的测试平台，分别对其空载和带载两种情况，对换能器振动特性和电信号之间的联系进行了分析，并进行了多组和多方位的实验验证。最后得出电流、振动力和振幅之间的相互联系，为实现I广东工业大学硕士学位论文以监测振动力信号来实时反馈控制振幅的可行性产生依据。关键词：旋转超声加工；振幅；振动力；负载；补偿网络IIAbstractAbstractWiththegreatdemandofhardandbrittlematerialsandallkindsofcomposit

6、ematerialsinthefieldsofelectronics,nationaldefense,aerospaceandbiologicalengineering,rotaryultrasonicprocessing,asakindofhighandnewprocessingtechnology,cameintobeinginmodernindustry.Inordertoprocessthesespecialmaterialswithhighefficiency,highprecisionandhighquality,thestudyandcontrolofamplitudeh

7、asbecomeanimportantresearchobjectinrotaryultrasonicmachining.Becausethetransducerisakindofnonlinearsystem,andthecomplexityandvariabilityoftheworkingconditionsintheactualmachiningprocess,theresonantfrequencydriftandamplitudea