【摘要】：作為天文望遠(yuǎn)鏡、激光雷達(dá)系統(tǒng)等遠(yuǎn)距離探測(cè)設(shè)備的關(guān)鍵部位,空間反射鏡的加工精度無(wú)疑是影響探測(cè)距離與探測(cè)精度的關(guān)鍵因素。碳化硅是空間反射鏡的重要材料,其加工困難的特點(diǎn)卻制約著空間反射鏡大口徑和輕量化的進(jìn)程。新加工方法的嘗試,對(duì)降低碳化硅鏡面的加工難度,提高其加工精度,具有十分重要的意義。然而,這一切都離不開(kāi)專用的設(shè)備的研制。本文根據(jù)碳化硅的電解砂帶磨拋技術(shù)的設(shè)想,完成了自適應(yīng)磨拋機(jī)床控制系統(tǒng)的研制工作。磨拋機(jī)床采用了開(kāi)放式的系統(tǒng)方案,有利于后期機(jī)床的二次改進(jìn)與開(kāi)發(fā)。同時(shí),以MFC工具開(kāi)發(fā)了本磨拋設(shè)備專用的控制軟件。從硬件和軟件兩個(gè)方面滿足了磨拋設(shè)備使用過(guò)程中各種功能上的需求。所研制的機(jī)床需要滿足高精度的加工要求,而機(jī)床幾何誤差和控制誤差的存在對(duì)精密加工無(wú)疑是不利的。在幾何誤差方面,通過(guò)誤差補(bǔ)償法來(lái)提升機(jī)床的定位精度。建立了機(jī)床幾何誤差的數(shù)學(xué)模型。分析了傳統(tǒng)的九線法參數(shù)辨識(shí)方法,并針對(duì)其原理誤差,提出了相應(yīng)的解決方案。利用激光干涉儀測(cè)量了機(jī)床的幾何誤差,并通過(guò)改進(jìn)的九線法完成了誤差參數(shù)的辨識(shí)。最后,通過(guò)PMAC控制卡的二維誤差補(bǔ)償表,有效提高了機(jī)床定位精度,并驗(yàn)證了改進(jìn)之后的九線法的有效性。在控制誤差方面,通過(guò)編寫PLC程序,將模糊PID控制與PMAC自身的伺服算法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了磨拋機(jī)床的PID控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整,達(dá)到了提升響應(yīng)速度的和降低超調(diào)量的目的。通過(guò)單軸跟隨誤差控制實(shí)驗(yàn)和兩軸圓弧插補(bǔ)跟隨誤差控制實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)機(jī)床的控制精度有了一定的提升,證明了模糊PID控制對(duì)于提高機(jī)床的控制精度是有利的。通過(guò)幾何誤差補(bǔ)償和位置跟隨誤差的控制,機(jī)床精度有了很大的提升。然而,機(jī)床實(shí)際使用效果仍有待驗(yàn)證。通過(guò)砂帶磨拋的單因素實(shí)驗(yàn),分析了砂帶磨粒粒度、線速度、法向壓力等因素對(duì)材料去除量和加工表面質(zhì)量的影響。并以此為基礎(chǔ)選擇合適的參數(shù),進(jìn)行了平面的磨拋加工工作,獲得了較好的表面質(zhì)量。從而證明了所研制的磨拋機(jī)床能夠滿足高精度的加工要求。
【圖文】：

口徑和輕量化的需求使反射鏡材料的選取條件變得十分苛刻｜１］。碳化硅具有優(yōu)異逡逑的物理性能；在具有較小密度的同時(shí)，，較小的熱膨脹系數(shù)、良好的尺寸穩(wěn)定性和逡逑抗沖擊性能使碳化硅逐漸成為一種重要的光學(xué)鏡面材料Ｍ。圖１．１（ａ）是以碳化硅逡逑鏡片為基礎(chǔ)的太空望遠(yuǎn)鏡，圖１．１（ｂ）是中科院研制的大型碳化硅鏡面素胚。逡逑＿逡逑（ａ）法國(guó)Ｈｅｒｓｃｈｅｌ太空望遠(yuǎn)鏡邐（ｂ）中科院０２．４ｍ碳化硅鏡面素胚逡逑圖１．１碳化硅光學(xué)反射鏡的應(yīng)用逡逑然而，良好的物理化學(xué)性能也造成了碳化硅鏡面加工的困難，利用傳統(tǒng)的加逡逑工方法很難獲得期望的加工質(zhì)量。表面改性是一種常用的碳化硅鏡面加工與處理逡逑方法｜５＇例如，美國(guó)的Ｅｓａｔｍａｎ邋Ｋｏｄａｋ公司在碳化娃反射鏡的表面進(jìn)行“鍛插逡逑膜”處理之后再進(jìn)行拋光，獲得的鏡面精度高達(dá)２．５ｎｍ１６１。新加工方式的探索對(duì)逡逑碳化硅光學(xué)鏡面的加工也有至關(guān)重要的作用�？的钶x等利用表面改性和離子束逡逑拋光相結(jié)合的方式也得到了精度為納米級(jí)的碳化硅鏡面。逡逑砂輪在線電解修整技術(shù)（ＥＬＩＤ）具有低成本高效率的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各逡逑種硬脆材料的超精密加工過(guò)程。ＥＬＩＤ鏡面加工設(shè)備的研制，滿足了單晶硅、碳逡逑１逡逑

２．２磨拋機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)逡逑本課題中的磨拋機(jī)床至少需要滿足尺寸ｌＯＯｍｍｘｌＯＯｍｍｘｌＯＯｍｍ的零件的加逡逑工。電解砂帶磨拋設(shè)備主要由機(jī)床本體和新型工具系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。圖２．２是逡逑磨拋機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)示意圖。逡逑１－龍門支架；２－Ｘ軸滑臺(tái)；３－Ｙ軸滑臺(tái)；４－大理石平臺(tái)；逡逑５－Ｚ軸滑臺(tái)；６－電解砂帶工具系統(tǒng)逡逑圖２．邋２機(jī)床整體結(jié)構(gòu)逡逑質(zhì)地均勻的大理石平臺(tái)具有硬度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。采用大理石平臺(tái)能夠在逡逑各種沖擊和載荷下依然保持較高的精度，提高加工過(guò)程的穩(wěn)定性。機(jī)床本體共有逡逑三個(gè)可移動(dòng)滑臺(tái)，有效行程為１５０ｍｍｘ３００ｍｍ＞＜１５０ｍｍ，三坐標(biāo)軸均米用“伺服電逡逑機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠”的傳動(dòng)方案，能夠滿足磨拋加工對(duì)機(jī)床位置、速度控制的逡逑高精度要求，定位精度均可達(dá)到ｌ＾ｒｎｉ。龍門支架增大了邋Ｙ軸滑臺(tái)的有效行程，增逡逑加了機(jī)床在加工時(shí)的有效運(yùn)動(dòng)空間，便于對(duì)不同類型與尺寸的工件進(jìn)行加工。Ｘ逡逑軸滑臺(tái)置于Ｙ軸滑臺(tái)上方，滑臺(tái)配有安裝孔，用于夾具、力傳感器等部件的安逡逑裝；電解砂帶工具系統(tǒng)裝配在豎直滑臺(tái)Ｚ軸上；同時(shí)，Ｚ軸滑臺(tái)有自鎖裝置，使逡逑滑臺(tái)在電機(jī)斷電時(shí)不會(huì)因自重而下滑
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG580.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葉佩青;張勇;張輝;;數(shù)控技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及策略綜述[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年21期

2 譚加加;劉鴻宇;黃武;吳先華;;PID控制算法綜述[J];電子世界;2015年16期

3 車冰博;王平軍;熊寬;李彥波;;液壓舵機(jī)伺服系統(tǒng)的專家PID控制[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2014年06期

4 劉韜;周一鳴;江月松;;國(guó)外空間反射鏡材料及應(yīng)用分析[J];航天返回與遙感;2013年05期

5 秦國(guó)經(jīng);任慶昌;;基于遺傳算法尋優(yōu)的PID控制與仿真[J];中國(guó)西部科技;2011年11期

6 王敬志;任開(kāi)春;胡斌;;基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的PID控制[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2011年03期

7 安寧;邱瑋煒;;智能PID控制綜述[J];技術(shù)與市場(chǎng);2010年07期

8 尹韶輝;曾憲良;范玉峰;朱勇建;唐昆;;ELID鏡面磨削加工技術(shù)研究進(jìn)展[J];中國(guó)機(jī)械工程;2010年06期

9 白雪梅;安志勇;宋亮;;基于PMAC卡的控制算法研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2009年13期

10 康念輝;李圣怡;鄭子文;戴一帆;;化學(xué)氣相沉積碳化硅平面反射鏡的高精度超光滑加工[J];中國(guó)機(jī)械工程;2009年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 胡泊;基于STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)加工開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 粟時(shí)平;多軸數(shù)控機(jī)床精度建模與誤差補(bǔ)償方法研究[D];中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉道旭東;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2017年

2 馬杰;模糊免疫PID算法研究及其對(duì)膨脹機(jī)溫度的控制[D];東北石油大學(xué);2016年

3 董秋艷;基于PMAC的超精密磨床動(dòng)態(tài)特性分析及定位誤差補(bǔ)償研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 韓飛飛;數(shù)控精密制造中機(jī)床幾何誤差的理論建模與試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 吳國(guó)瑞;基于專家PID控制的三相電壓型PWM整流器的研究與設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2013年

6 丁堅(jiān);模糊PID控制器的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

7 彭玉海;基于PMAC的數(shù)控系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D];西安理工大學(xué);2007年

8 解磊;基于變結(jié)構(gòu)控制策略的轉(zhuǎn)臺(tái)控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

9 盛孟剛;基于免疫遺傳算法參數(shù)優(yōu)化的PID控制[D];湘潭大學(xué);2005年

10 徐春梅;基于遺傳算法的系統(tǒng)建模與PID控制方法研究[D];武漢大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2652347