阀芯轴向尺寸配磨微进给闭环控制系统的研究

论文摘要

电液伺服阀是大量应用在航空、航天、航海等领域航行控制的电液伺服控制系统中的关键元件,它的加工质量直接影响伺服控制系统的总体性能。目前我国伺服阀生产一般属于单件小批量生产,尚未形成规模化生产,电液伺服阀的制造工艺尺寸精度要求高,其加工普遍采用偶件配做的方式。因此,伺服阀阀芯轴向配磨技术是伺服阀制造过程中的一项关键技术。本文针对目前我国伺服阀阀芯轴向配磨领域的现状,研制了一套滑阀轴向闭环控制配磨专用高精度自动化加工系统。在系统设计过程中,提出了三套系统整体方案,通过各种方案之间的对比分析,确定选用了其中最优者。在已确定的系统整体方案基础上,对压电陶瓷微进给装置的三个组成要素进行了分析,选择了适合该系统的微进给方案。该系统采用压电陶瓷微进给顶尖作为微进给装置,电感式高精度位移传感器在线检测轴向磨削量,以单片机为核心的控制仪控制加工过程。按照电液伺服阀阀芯轴向磨削加工工艺的要求,编写了控制程序,使之具有自动进给、加工状态判断、加工完成后快速归位等功能,完成阀芯零件的轴向精密配磨。对系统进行了实验研究,结果证明该系统可以实现40μm的进给量,进给监视行程达到200μm,配磨误差预计在0.5μm之内,闭环检测分辨率达0.1μm,并且可以根据工艺要求实现不同的进给速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 轴向磨削机床
• 1.2.2 微进给技术
• 1.2.3 磨削对刀技术
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 微进给闭环控制系统方案
• 2.1 系统整体方案设计
• 2.1.1 附加导轨方案
• 2.1.2 改进微进给装置方案
• 2.1.3 微进给顶尖方案
• 2.2 微进给系统方案
• 2.2.1 压电和电致伸缩传感器
• 2.2.2 电致伸缩式微进给装置的结构
• 2.2.3 电致伸缩式微量进给装置的驱动电源
• 2.3 本章小结
• 第3章 微进给闭环控制系统硬件设计
• 3.1 微进给顶尖的设计
• 3.1.1 微进给顶尖的机构
• 3.1.2 微进给顶尖系统模型分析
• 3.2 在线监测装置设计
• 3.3 内置单片机的闭环控制仪
• 3.3.1 单片机系统
• 3.3.2 位移传感器二次仪表电路
• 3.3.3 A/D 转换电路
• 3.3.4 D/A 转换电路
• 3.3.5 压电陶瓷驱动电源
• 3.4 本章小结
• 第4章 微进给闭环控制系统软件设计
• 4.1 总体设计思想
• 4.2 子程序
• 4.2.1 微进给程序
• 4.2.2 滤波程序
• 4.2.3 程序参数计算
• 4.3 本章小结
• 第5章 微进给闭环控制系统实验研究
• 5.1 压电伸缩微位移器的特性
• 5.1.1 磁滞特性
• 5.1.2 蠕变特性
• 5.1.3 出力-位移特性
• 5.2 系统实验
• 5.2.1 进给速度可调实验
• 5.2.2 位移控制精度实验
• 5.3 实验数据处理
• 5.4 加工误差来源预测
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢