高校軟性磨粒流精密加工方法及其測(cè)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(shù)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(guò)60％的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具。結(jié)構(gòu)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(qiáng)粘度磨粒流的強(qiáng)阻力會(huì)破壞結(jié)構(gòu)化表面,磨粒的往復(fù)運(yùn)動(dòng)加工形式無(wú)法做到隨機(jī)的磨削,限制了其用于鏡面級(jí)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(jī)性引導(dǎo)磨粒進(jìn)行隨機(jī)磨削。為了提高軟性磨粒流加正方法的效率,必須設(shè)計(jì)高效加工

2、方法及測(cè)控系統(tǒng),采用分離高壓驅(qū)動(dòng)方法,并對(duì)精密加正的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。
　　 研究了軟性磨粒流加工方法,并對(duì)對(duì)液體和磨粒的運(yùn)動(dòng)情況做出了模擬和分析。液體運(yùn)動(dòng)形態(tài)具有兩個(gè)作用。一方面,對(duì)壁面施加法向應(yīng)力和切向應(yīng)力;另一方面,液體運(yùn)動(dòng)形態(tài)也是磨粒運(yùn)動(dòng)的主要能量來(lái)源,決定了磨粒的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。磨粒對(duì)多相流的影響程度可用顆粒質(zhì)量載荷率、顆粒動(dòng)量載荷率和顆粒體積分?jǐn)?shù)三個(gè)概念確定,其中10%和50%是不同性質(zhì)磨粒流的分界線。機(jī)油具有較大壁面壓力和

3、剪切力,更容易造成壁面結(jié)構(gòu)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(xì)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(zhǎng)距離保持速度,有利于與工件表面突起進(jìn)行連續(xù)接觸,適用于細(xì)加工階段。壁面處湍動(dòng)能不為零,可引導(dǎo)磨粒做隨機(jī)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(duì)于液體流動(dòng)的跟隨性較好,利用液體的湍流運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性,可以進(jìn)行隨機(jī)的微

4、力微量的切削,加工的隨機(jī)性有利于粗糙度的提高。大直徑磨粒能和壁面長(zhǎng)時(shí)間的刮擦,碰撞的7欠數(shù)也多于小直徑磨粒,可以帶來(lái)更好的材料去除率。
　　 對(duì)軟性磨粒流高效加工方法及測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)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(duì)分離送料方法及裝置做了詳細(xì)的說(shuō)明。對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和任務(wù)切換做了具體說(shuō)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(fèi)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以保證測(cè)控任務(wù)的實(shí)時(shí)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(dòng)調(diào)節(jié),滿足了實(shí)際加工需求。
　　 對(duì)軟性磨粒流的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。建立了電源和液源的一致性關(guān)系式,對(duì)液壓、液流和液功推導(dǎo)了應(yīng)用關(guān)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