可實(shí)現(xiàn)特殊激光微加工工藝數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、摩擦學(xué)理論研究及工程應(yīng)用均表明,摩擦副表面存在與其潤(rùn)滑性能要求優(yōu)化相匹配的理想微觀結(jié)構(gòu)形貌,可顯著改善其潤(rùn)滑狀態(tài),延長(zhǎng)使用壽命,減小能耗等。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這種摩擦副表面微觀形貌的加工,相繼出現(xiàn)了諸多微加工技術(shù)。而其中,激光微加工技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)境友好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn),備受青睞。
　　 激光微加工技術(shù)獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)越性,使其在氣缸/活塞環(huán)、機(jī)械密封環(huán)以及平面類(lèi)零件這些典型摩擦副表面的微觀形貌加工中有著極其廣泛的應(yīng)用。然而,

2、激光微加工技術(shù)一般是熱熔性加工,加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的熱負(fù)面效應(yīng),在加工表面產(chǎn)生諸如微裂紋、金屬重鑄、殘?jiān)逊e、加工表面粗糙等一系列問(wèn)題。因此,如何減小激光微加工過(guò)程中的熱負(fù)面影響,平衡好加工效率和質(zhì)量,成為激光微加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。而在摩擦副表面實(shí)現(xiàn)基于摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的微觀幾何形貌的精確加工,目前仍然是一個(gè)工程難題。
　　 本課題組提出的“單脈沖同點(diǎn)間隔多次”激光微加工工藝,滿(mǎn)足單個(gè)激光脈沖在同一加工位置上有間隔重復(fù)多次的加工

3、,不失為減小熱負(fù)面效應(yīng)影響的有效應(yīng)對(duì)方法。本文在激光器聲光調(diào)Q技術(shù)的基礎(chǔ)上,擬研制可實(shí)現(xiàn)“單脈沖同點(diǎn)間隔多次”加工工藝的激光微加工數(shù)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)典型摩擦副表面預(yù)定設(shè)計(jì)微觀形貌高效、高質(zhì)量的加工。本文主要對(duì)以下幾個(gè)方面開(kāi)展了系統(tǒng)的研究:
　　 1.結(jié)合激光微加工數(shù)控系統(tǒng)的功能需求,合理地構(gòu)建系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,確定了以運(yùn)動(dòng)控制卡MC8041A和激光脈沖控制卡為核心,上位工控機(jī)為人機(jī)交互及數(shù)據(jù)處理,ISA總線(xiàn)為通訊接口的一體化設(shè)計(jì)方

4、案。
　　 2.對(duì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制卡功能的運(yùn)動(dòng)控制芯片MCX314進(jìn)行詳細(xì)的闡述,并充分利用MCX314芯片的優(yōu)點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制功能進(jìn)行開(kāi)發(fā),方便用戶(hù)使用。
　　 3.根據(jù)激光脈沖控制卡所需實(shí)現(xiàn)的功能,對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃,主要由單片機(jī)和CPID(復(fù)雜可編程邏輯器件)構(gòu)成,完成單片機(jī)和CPLD內(nèi)部的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試,包括高速并行通訊模塊,外部反饋脈沖選擇模塊,四倍頻模塊和聲光調(diào)Q控制信號(hào)輸出模塊。
　　 4.利用V