基于UMAC的微結(jié)構(gòu)表面車削數(shù)控系統(tǒng)及其實驗研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TG501.1學校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工學碩士學位論文基于UMAC的微結(jié)構(gòu)表面車削數(shù)控系統(tǒng)及其實驗研究碩士研究生：周京博導師：孫濤教授申請學位：工學碩士學科：機械制造及其自動化所在單位：機電工程學院答辯日期：2009年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士畢業(yè)論文I摘要微結(jié)構(gòu)表面是指具有特定微小拓撲形狀的表面，由于其獨特的光學性能，在通信、光學攝像、微光機電系統(tǒng)、激光設備中有著

2、廣泛的應用。單晶金剛石車削作為微結(jié)構(gòu)表面加工的一種方法，具有其他傳統(tǒng)方法所不及的優(yōu)點。由于微結(jié)構(gòu)特征表面的復雜性，決定了必須用多軸聯(lián)動加工才能實現(xiàn)。目前，國外已經(jīng)研發(fā)了用于微結(jié)構(gòu)表面加工的多軸數(shù)控系統(tǒng)，并成功應用于多種微結(jié)構(gòu)元件的加工。但是國外微結(jié)構(gòu)數(shù)控加工系統(tǒng)價格昂貴，而國內(nèi)自己研發(fā)的具有微結(jié)構(gòu)表面加工能力的數(shù)控系統(tǒng)還處于起步階段，與國際水平有很大的差距。因此研發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)復雜微結(jié)構(gòu)表面加工的數(shù)控系統(tǒng)具有重要的意義。本文對基于UMAC的

3、微結(jié)構(gòu)車削數(shù)控系統(tǒng)進行了研究，搭建了微結(jié)構(gòu)車削的硬件系統(tǒng)，并對各個運動坐標軸進行了測試。建立了面向微結(jié)構(gòu)加工的數(shù)控系統(tǒng)人機界面，以及能夠?qū)崿F(xiàn)典型微結(jié)構(gòu)表面加工的自動編程系統(tǒng)。建立了微結(jié)構(gòu)加工過程中切削力模型、導軌運動模型、快速伺服刀架模型、主軸運動模型、振動模型以及三維微結(jié)構(gòu)形貌模型。在上述各功能模塊基礎上，建立了基于MATLABSimulink的微結(jié)構(gòu)加工系統(tǒng)的整體仿真模型；進而在仿真過程中得到了的刀尖的運動軌跡、切削力的變化規(guī)律、仿

4、真微結(jié)構(gòu)三維形貌、微結(jié)構(gòu)粗糙度表面等結(jié)果。在此基礎上分析了微結(jié)構(gòu)表面評價指標，采用Pv值和Ra值對表面粗糙度進行了評價。介紹了正弦波和菲涅爾透鏡兩種典型回轉(zhuǎn)對稱微結(jié)構(gòu)以及扇形波和正弦網(wǎng)格兩種典型的非回轉(zhuǎn)對稱微結(jié)構(gòu)的加工原理，并實現(xiàn)了這幾種微結(jié)構(gòu)的加工。經(jīng)檢測得到了所加工的微結(jié)構(gòu)的三維表面形貌；分析了加工出的所有微結(jié)構(gòu)的檢測數(shù)據(jù)，通過濾波處理得到了加工微結(jié)構(gòu)的粗糙度表面。對比仿真結(jié)果與實驗結(jié)果，可以看出仿真結(jié)果與實際檢測結(jié)果基本一致。關(guān)鍵