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(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器研究生：聶雅慧指導(dǎo)教師：孫長(zhǎng)庫(kù)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(lái)越廣泛，尤其是自由曲面類零件的需求量越來(lái)越大，同時(shí)也對(duì)零件的表面質(zhì)量提出了更高的要求。采用單點(diǎn)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(wèn)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(yàn)證了采用麥克斯韋力驅(qū)動(dòng)的刀具伺服系統(tǒng)可以實(shí)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(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)、控制器的設(shè)計(jì)以及控制算法的實(shí)現(xiàn)。論文在以下方面開(kāi)展了研究工作：1根據(jù)磁路設(shè)計(jì)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(dòng)公式，模型的驅(qū)動(dòng)電流與位移之間為線性關(guān)系；2為了設(shè)計(jì)合適的機(jī)械結(jié)構(gòu)，

3、利用有限元分析方法分析了靜態(tài)磁場(chǎng)分布情況和高頻磁場(chǎng)分布情況以及驅(qū)動(dòng)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(dòng)器，并利用噪聲增益補(bǔ)償環(huán)節(jié)限制功放電路的響應(yīng)范圍為O100kHz，驅(qū)動(dòng)器持續(xù)輸出電流可達(dá)到6A、直流和交流線性度良好，適合于驅(qū)動(dòng)伺服刀架：4根據(jù)開(kāi)環(huán)測(cè)試結(jié)果設(shè)計(jì)了由AD、DA及單片機(jī)組成的控制器，并利用PID算法進(jìn)行控制。最終設(shè)計(jì)的麥克斯韋力刀具伺服機(jī)構(gòu)理論最大加速度可以達(dá)到1000G，開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)頻率可以達(dá)到100k