麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng).pdf

1、麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng)ToolServoSystemDrivenbyMaxwellForce學科專業(yè)：測試計量技術及儀器研究生：聶雅慧指導教師：孫長庫教授房豐洲教授天津大學精密儀器與光電子工程學院二零壹零年捌月譬’氣～％氣摘要隨著科學技術的發(fā)展，超精密加工技術的應用越來越廣泛，尤其是自由曲面類零件的需求量越來越大，同時也對零件的表面質(zhì)量提出了更高的要求。采用單點金剛石車削的方法可以加工自由曲面類零件，但是現(xiàn)有的刀具伺服系統(tǒng)普遍存在頻率響

2、應低的問題，急需發(fā)展快速刀具伺服技術。本文首先介紹了自由曲面加工方法，總結了刀具伺服系統(tǒng)的研究，并驗證了采用麥克斯韋力驅(qū)動的刀具伺服系統(tǒng)可以實現(xiàn)高頻響應的特性。本篇論文討論了麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng)的原理分析、機械結構設計、驅(qū)動器設計、控制器的設計以及控制算法的實現(xiàn)。論文在以下方面開展了研究工作：1根據(jù)磁路設計原理分析了麥克斯韋力刀具伺服系統(tǒng)的磁路模型并推導出了模型的驅(qū)動公式，模型的驅(qū)動電流與位移之間為線性關系；2為了設計合適的機械結構，

3、利用有限元分析方法分析了靜態(tài)磁場分布情況和高頻磁場分布情況以及驅(qū)動力及渦流損耗分布；3利用四路并聯(lián)的功率放大電路作為驅(qū)動器，并利用噪聲增益補償環(huán)節(jié)限制功放電路的響應范圍為O100kHz，驅(qū)動器持續(xù)輸出電流可達到6A、直流和交流線性度良好，適合于驅(qū)動伺服刀架：4根據(jù)開環(huán)測試結果設計了由AD、DA及單片機組成的控制器，并利用PID算法進行控制。最終設計的麥克斯韋力刀具伺服機構理論最大加速度可以達到1000G，開環(huán)驅(qū)動響應頻率可以達到100k