接触式表面轮廓测量系统中的微恒力技术

论文摘要

表面轮廓测量仪是进行工件表面特征测量的主要仪器之一,随着科学技术的发展,对工件表面质量的要求不断提高,对表面轮廓测量仪的精度要求也逐渐提高。接触式表面轮廓测量仪是表面轮廓测量仪中运用较广泛的一种,接触式测量的触针在测量中具有极其重要的作用,触针与被测表面之间的接触力对于仪器的测量精度、量程、使用寿命以及仪器的使用范围都有着重要的影响,接触力的控制越来越受到人们的重视。本文首先介绍了表面轮廓仪的特点,发现国内目前的接触式表面轮廓测量仪中存在的探头与工件之间的接触力难以控制的技术问题,并以电磁学中的磁力学为基础提出微恒磁力技术,这种解决方案可以很好的解决侧头接触力难以控制的问题。然后对微恒力技术中磁恒力技术进行了可行性的分析,对不同特性的磁铁进行了选择,对磁路形式的确定以及对磁路整体进行了讨论与设计,并运用电磁学有限元软件Maxwell对磁路进行了设计与仿真分析,计算出不同磁路下稳恒磁场的范围以及此时驱动线圈所受的力矩以及磁场力,并选择出合适的磁路。再通过分析电磁学有限元软件Maxwell的仿真结果结合磁路的一些特性对于磁路的结构进行优化并得出优化后的仿真结果,并进行实验验证。最后确定了基于微恒力控制技术的大量程接触式表面轮廓测量仪的基本原理并对其整体结构进行了设计。综上所述,本文对接触式表面轮廓仪中的微恒力系统进行了磁力学设计与分析,并取得了一定的研究成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 目的及意义
• 1.3 发展概况
• 1.4 应用前景预测
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 2 微恒力系统的选型
• 2.1 表面测量仪的简介
• 2.2 微恒力技术
• 2.3 磁恒力方案的可行性
• 2.4 本章小结
• 3 微恒力系统的设计
• 3.1 磁力系统的磁路方案
• 3.2 磁路的设计
• 3.3 材料的选择
• 3.4 磁路的特性及聚磁
• 3.5 磁力部分尺寸的初步确定
• 3.6 本章小结
• 4 磁路的仿真及优化
• 4.1 仿真软件
• 4.2 电磁场的求解理论
• 4.3 磁力的仿真与优化
• 4.4 本章小结
• 5 基于微恒力控制技术的表面轮廓仪
• 5.1 轮廓仪的基本原理
• 5.2 轮廓仪的结构
• 5.3 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献