高校軟性磨粒流精密加工方法及其測控系統(tǒng).pdf

1、模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備,其使用量大,影響面廣,是高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保證。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,超過60％的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具。結構化表面模具限制了傳統(tǒng)拋光工具與被加工表面的接觸。磨粒流加工方法由于強粘度磨粒流的強阻力會破壞結構化表面,磨粒的往復運動加工形式無法做到隨機的磨削,限制了其用于鏡面級表面粗糙度的超精密加工。軟性磨粒流加工方法可利用湍流的隨機性引導磨粒進行隨機磨削。為了提高軟性磨粒流加正方法的效率,必須設計高效加工

2、方法及測控系統(tǒng),采用分離高壓驅動方法,并對精密加正的全過程進行監(jiān)控。
　　 研究了軟性磨粒流加工方法,并對對液體和磨粒的運動情況做出了模擬和分析。液體運動形態(tài)具有兩個作用。一方面,對壁面施加法向應力和切向應力;另一方面,液體運動形態(tài)也是磨粒運動的主要能量來源,決定了磨粒的運動形態(tài)。磨粒對多相流的影響程度可用顆粒質量載荷率、顆粒動量載荷率和顆粒體積分數(shù)三個概念確定,其中10%和50%是不同性質磨粒流的分界線。機油具有較大壁面壓力和

3、剪切力,更容易造成壁面結構破壞,適用于光整加工的粗加工階段,用以大量去除材料,水則適用于光整加工的細加工階段。大直徑磨粒獲得的速度較大,適用于光整加工的粗加工階段,直徑較小的磨粒能在較長距離保持速度,有利于與工件表面突起進行連續(xù)接觸,適用于細加工階段。壁面處湍動能不為零,可引導磨粒做隨機切削,提高表面粗糙度。磨粒的材料去除和粗糙度的提高需依靠不同直徑的磨粒。小直徑磨粒對于液體流動的跟隨性較好,利用液體的湍流運動的隨機性,可以進行隨機的微

4、力微量的切削,加工的隨機性有利于粗糙度的提高。大直徑磨粒能和壁面長時間的刮擦,碰撞的7欠數(shù)也多于小直徑磨粒,可以帶來更好的材料去除率。
　　 對軟性磨粒流高效加工方法及測控系統(tǒng)進行了全面分析。討論了軟性磨粒流的各種高效加工方法,并對分離送料方法及裝置做了詳細的說明。對測控系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)的實時性和任務切換做了具體說明。固液分離方式比固液混合方式更高效,可減少泵壓力的浪費和泵體的損壞,可提高輸出壓力到20Mpa以上,分離式送料

5、方法和裝置使磨粒濃度可控,提高了加工效率。采用CAN總線和嵌入式實時操作系統(tǒng)可以保證測控任務的實時性。采用模糊控制系統(tǒng),做到了液體和磨料的輸出流量穩(wěn)定,可將輸出流量穩(wěn)定在6%。采用自律控制方法后,系統(tǒng)的可靠性大幅提高。液體流量和磨粒濃度按工段自動調節(jié),滿足了實際加工需求。
　　 對軟性磨粒流的實驗環(huán)節(jié)進行了研究。建立了電源和液源的一致性關系式,對液壓、液流和液功推導了應用關系式。工作流道的能量需求屬于高壓高速小流量類型。在輸送液