内螺旋曲面数控拉刀设计及应用研究

从内螺旋曲面的空间包络原理、包络轨迹的合成等方面研究内螺旋曲面的加工原理与工艺方法,将转子作为刀具,定子作为工件,强迫其实现自转,公转以及进给运动,最终由转子刀具加工出定子内螺旋曲面,以达到设计目的。提出并论证了新的加工方法,进一步扩展了内孔加工方法。此刀具有可数字控制变径的特点,能实现内螺旋曲面的加工。这一新方法的提出为内螺旋孔的加工和相应机床的研制提供了理论基础。通过此刀具的应用,实现用相对简单的设备、较高的通用性,完成内螺旋曲面的加工,效果较好。     

超声波电机在三维微细电火花加工中的应用

论述了三维微细电火花加工系统的发展前景,搭建了一台微细电火花加工系统的原型样机.在该系统中,使用超声波电机做驱动装置,为微细电火花加工构造了可实现纳米级微量进给的运动平台,并进行了初步的平台定位精度检测.实验结果证明系统运行良好,运动平台能够达到很高的定位精度.课题在设计实用的精密微量进给机构的电机选择上,探索了新的方法.     

虚拟加工中物理信息的处理

本文提出对虚拟车削加工中物理信息的处理及其结果可视化的方法，采用一种改进的实体模型保存工件的物理信息，即在工件的实体数据中不仅包含工件的几何信息，而且包括虚拟加工时所必需的物理性质信息及工件加工后的误差信息，在此基础上提出了“拟实体”的概念，该方法实现了虚拟车削的高真感仿真，克服了以往的虚拟加工软件无工件物理信息和工件的成品信息的缺陷，增强了软件的沉浸感。     

汽车燃油喷射系统用磁致伸缩驱动构件的 建模与特性研究

针对传统发动机喷射系统存在的非无级控制及喷射量难于精确最小化的问题,论文提出一种利用磁致伸缩致动器直接驱动喷嘴针控制燃油喷射过程的磁致伸缩喷射系统.通过调整磁致伸缩材料变形量以快速无级控制喷射器开合尺寸及喷射量.以基于多值函数算子现象学方法的磁滞理论为基础,结合对致动器系统的动力学特性分析,建立了包含磁滞损耗特性的位移模型.结果表明,模型可较准确描述磁致伸缩驱动构件的位移幅值及频率特性,位移预测平均相对误差约为5.6%;系统一阶谐振频率和位移峰值分别为380 Hz和50μm.研究结果为改善喷射系统性能提供一种新方法.     

虚拟机床的建模研究

讨论了虚拟机床的建模和应用范围,提出了虚拟机床的总体建模方法,对虚拟机床的建模方案进行的论证分析,对虚拟机床的应用前景进行了初步的估计。并探讨了虚拟机床的应用目的,在此基础上探讨了虚拟机床的发展方向。     

压电陶瓷电机驱动的三维微动定位平台及验证

压电陶瓷电机具有高分辨率和压电驱动装置的动态特性,具有体积小、结构紧凑、成本低、输出力大、响应快、精度高、无电磁干扰等特点,但存在滞后误差、垂向位移误差,行程短的问题,尤其在电极损耗后,补偿量增大,严重影响了定位精度和难以满足三维加工的工作要求。该文通过对压电陶瓷电机驱动的百毫米以上超精密加工三维结构平台的性能研究,采用宏微双驱动协调控制,实现大行程和小步距的有机结合,对微动精密工作台性能进行实验,得到了平台运行的特性曲线。结果表明该机构的动态性和稳态性能良好,实现超低速、响应快、超高分辨率、高精度的双向步进运动,可以达到亚微米至纳米量级的定位精度,满足极微细电火花加工的高精度要求,为进一步研究压电陶瓷电机在超精密运动系统的应用、提高系统的定位精度,提供科学依据。     

微细电火花三维成型加工控制系统的研究

构造了一个可实现纳米级微量进给的运动平台,并对该平台的控制技术进行了研究,提出了数字PID结合双向静差补偿策略.该补偿策略作为微细电火花加工控制系统的组成部分,大大提高了运动平台的运动精度.实验结果证明此系统运行良好,具有响应时间快、平稳超低速和超高分辨率的优点,达到了微细电火花加工的要求.     

大行程超精密工作台的研究

该微动平台采用花岗岩作为机架材料,以压电陶瓷直线电机驱动平台,选择RENISHAW的RGH25光栅作为反馈和宏微双驱动协调控制伺服输出,并提出了提高定位精度的方案.为研究微动工作台提供了参考.通过实验对工作台的性能进行分析,证实平台设计的可行性.     

三维微细电火花加工运动平台的误差模型建立

随着计算机软、硬件技术的发展,误差补偿技术其性价比高、可靠性好等优点日益受到重视,通过合理的补偿,可使被加工零件的精度得到甚至超过数控加工机床本身的精度。文中介绍在国内外机床误差建模研究的基础上,根据三维大行程运动平台的几何特性,运用齐次矩阵变换,提出了基于“切点”误差的运动学综合空间误差数学模型,并在此基础上完成了三维微细电火花加工运动平台的误差补偿理论分析。     

高真感虚拟车削加工系统中工件模型的建立

提出对虚拟车削加工中工件物理信息处理的问题，使用扫描体方法实现了实时虚拟加工。同时提出了工件的形状误差和表面误差模型以及切屑生成模型。此方法实现了虚拟车削的高真感仿真，克服了以往的代码校验软件中无工件物理信息和工件的成品信息的缺陷，同时增强了软件的沉浸感。