采用力控制方法加工微溝槽結構的實驗研究.pdf

1、不同于傳統(tǒng)的刻劃方法,在目前的研究中法向力可以采用力反饋控制對微溝槽進行機械加工。在刻劃過程中,可以把法向力控制在一個恒定值,其原理類似于商業(yè)化的原子力顯微鏡,即通過控制針尖與樣品之間的相互作用力來測量納米尺度下樣品的表面形貌。一個簡單的、低成本的、可控制法向力的微加工裝置被建立起來。論文主要研究在新搭建的系統(tǒng)下大范圍內對Al合金和PMMA進行刻劃。本文具體研究內容如下:
　　首先,利用三棱錐針尖的面和棱對溝槽進行刻劃,從溝槽的形

2、貌以及溝槽的深度、寬度來判斷使用三棱錐面還是棱對刻劃溝槽最好。初步得出法向力與溝槽深度和寬度之間的關系。其次,利用力閉環(huán)、開環(huán)控制分別對Al合金進行刻劃,對微溝槽形貌進行研究。
　　其次,利用UMAC控制器中PID模塊,在力閉環(huán)控制下分別改變比例和積分兩個環(huán)節(jié)以及不同的進給速度,分析不同因素對采集的力信號的變化以及對溝槽深度的影響。最終確定進給速度、PID控制參數中的比例系數Kp、積分系數Ki在哪個范圍內刻劃鋁合金最優(yōu)。