旋轉(zhuǎn)超聲加工振動系統(tǒng)及電源技術(shù)研究.pdf

1、分類號：UDC：密級：學(xué)校代號：11845學(xué)號：1120801004廣東工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文(工學(xué)博士)旋轉(zhuǎn)超聲加工振動系統(tǒng)及電源技術(shù)研究姚震指導(dǎo)教師姓名、職稱：郭鮭寶數(shù)援學(xué)科(專業(yè))或領(lǐng)域名稱：扭越生』造及墓自動化學(xué)生所屬學(xué)院：扭電工猩堂醫(yī)論文答辯日期：2Q!曼生魚旦摘要隨著各種硬脆材料、碳纖維和合金材料的廣泛應(yīng)用，對機(jī)械制造加工業(yè)提出一系列迫切解決的新問題。旋轉(zhuǎn)超聲加工能適用于現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，但其關(guān)鍵技術(shù)尚沒有形成完善的設(shè)計(jì)理論。傳

2、統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)加工采用電刷供電，轉(zhuǎn)速不高，維護(hù)工作量大；或采用無刷式旋轉(zhuǎn)超聲波加工頭，存在能量傳輸效率低、傳輸能量小等問題。為解決以上問題，本文在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，分析旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，揭示電刷供電方式的不足，提出旋轉(zhuǎn)變壓器供電的解決方案。在此基礎(chǔ)上對超聲加工系統(tǒng)的感應(yīng)供電技術(shù)和頻率跟蹤的控制技術(shù)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下：1設(shè)計(jì)制作滿足數(shù)控超聲加工機(jī)床用的超聲振子(

3、換能器、變幅桿和工具頭的統(tǒng)稱)。對超聲振子的阻抗特性、溫度特性、多諧頻率特性及裝配技術(shù)進(jìn)行研究。利用Ansys軟件進(jìn)行超聲振子的模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元仿真結(jié)果接近。2研究感應(yīng)供電技術(shù)，設(shè)計(jì)適合機(jī)床使用的旋轉(zhuǎn)變壓器；比較絞合線和銅箔繞制的旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)，建立旋轉(zhuǎn)變壓器的漏感模型和互感模型，給出旋轉(zhuǎn)變壓器的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程，并進(jìn)行性能測試實(shí)驗(yàn)。3研究帶旋轉(zhuǎn)變壓器的超聲電源的匹配技術(shù)，分析比較多種匹配方式，并利用Multisim

4、軟件進(jìn)行仿真，比較串聯(lián)電感匹配和電感電容匹配的優(yōu)缺點(diǎn)；研究負(fù)載大小對超聲加工的影響，分析影響振子帶載能力的因素。改進(jìn)傳統(tǒng)換能器的數(shù)學(xué)模型，增加能反映換能器負(fù)載特性的非線性變量，為換能器的設(shè)計(jì)和控制提供依據(jù)。4分析比較自激和他激超聲電源的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制作出基于CD4046芯片的模擬鎖相環(huán)的電源和基于ARM處理器的數(shù)字頻率跟蹤電源，進(jìn)行掃頻測試、功率調(diào)節(jié)測試和頻率跟蹤測試等試驗(yàn)。5。提出定時(shí)掃頻，動態(tài)調(diào)節(jié)驅(qū)動頻率，減小相位差的自適應(yīng)控制方法