麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng).pdf

1、麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng)ToolServoSystemDrivenbyMaxwellForce學(xué)科專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器研究生：聶雅慧指導(dǎo)教師：孫長庫教授房豐洲教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零壹零年捌月譬’氣～％氣摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超精密加工技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是自由曲面類零件的需求量越來越大，同時也對零件的表面質(zhì)量提出了更高的要求。采用單點金剛石車削的方法可以加工自由曲面類零件，但是現(xiàn)有的刀具伺服系統(tǒng)普遍存在頻率響

2、應(yīng)低的問題，急需發(fā)展快速刀具伺服技術(shù)。本文首先介紹了自由曲面加工方法，總結(jié)了刀具伺服系統(tǒng)的研究，并驗證了采用麥克斯韋力驅(qū)動的刀具伺服系統(tǒng)可以實現(xiàn)高頻響應(yīng)的特性。本篇論文討論了麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng)的原理分析、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動器設(shè)計、控制器的設(shè)計以及控制算法的實現(xiàn)。論文在以下方面開展了研究工作：1根據(jù)磁路設(shè)計原理分析了麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng)的磁路模型并推導(dǎo)出了模型的驅(qū)動公式，模型的驅(qū)動電流與位移之間為線性關(guān)系；2為了設(shè)計合適的機械結(jié)構(gòu)，

3、利用有限元分析方法分析了靜態(tài)磁場分布情況和高頻磁場分布情況以及驅(qū)動力及渦流損耗分布；3利用四路并聯(lián)的功率放大電路作為驅(qū)動器，并利用噪聲增益補償環(huán)節(jié)限制功放電路的響應(yīng)范圍為O100kHz，驅(qū)動器持續(xù)輸出電流可達到6A、直流和交流線性度良好，適合于驅(qū)動伺服刀架：4根據(jù)開環(huán)測試結(jié)果設(shè)計了由AD、DA及單片機組成的控制器，并利用PID算法進行控制。最終設(shè)計的麥克斯韋力刀具伺服機構(gòu)理論最大加速度可以達到1000G，開環(huán)驅(qū)動響應(yīng)頻率可以達到100k