基于LabVIEW的超精密磨床嵌入式监控系统

针对超精密磨削机床的监控需求,基于NI–sbRIO硬件平台开发了一套应用于超精密磨床状态监测和数据采集的嵌入式监控系统,使用FPGA对温度、振动、声发射等信息进行实时数据采集,并使用实时处理器对数据进行分析和处理,实现对机床的实时状态监测和数据存储。通过FPGA编程取代硬件数据采集卡,成本低,灵活性强。试验表明,该系统能够胜任超精密磨床的监控任务。     

高转速气驱研抛装置设计及研抛特性研究

针对传统磨削中电主轴体积大和转速低的问题,设计了一种高转速、小体积气驱研抛装置。通过理论计算对轴承承载力进行了分析,并在有限元软件中建立了装置的仿真模型,对装置刚度、固有频率、临界转速等静动态特性进行了分析和校核。在此基础上,采用气驱研抛装置与柔性树脂磨头对某型发动机叶片用硬质合金进行了研抛试验,研抛后工件表面粗糙度Ra达到1.395μm,研抛效果良好,证明该装置可用于高精度研抛。     

精密磨削机床智能监测系统开发与应用

以大口径光学元件精密与超精密磨削为监控对象,搭建磨削机床智能监测系统,探索智能磨削监控共性技术。监测系统以NI-PXI为主要运行硬件平台,建立与数控系统的通信,以机床内部、内置和外置传感器相结合的方式,自动获取机床运行过程和磨削加工过程的重要动态过程信号以及其他相关数据,通过对磨削机床全生命过程延伸数据体系的管理与分析,实现机床热平衡监测与热误差补偿、磨削液循环监控以及砂轮磨削性能退化在线评估等目标,以智能监控方式确保磨削机床长期平稳运行和加工质量稳定。     

弹性磨头气驱主轴的磨抛接触特性研究

针对复杂形状工件磨抛的问题,设计了一种配有弹性磨头的小体积、高转速的气驱主轴。建立了该主轴磨抛加工过程的理论去除函数模型,并通过了试验验证。结果表明,仿真和试验得到的去除函数高度吻合,且均接近高斯型,属于理想的去除函数。在此基础上,采用气驱磨抛主轴与弹性树脂磨头进行了磨抛试验,探究了各个主要工艺参数对工件表面质量的影响。磨抛后工件表面粗糙度Ra由3.588μm降至0.401μm,证明该气驱主轴可用于高精度磨抛,并为复杂形状工件的高速磨抛提供了一定的理论依据。     

伺服加工平台的综合误差建模与补偿

伺服加工平台的几何误差是影响工件加工形貌精度的重要因素。在多体系统理论的基础上,首先,运用低序体阵列描述伺服平台多体系统的拓扑结构,建立各相邻体间的齐次变换矩阵,构建其综合误差模型;其次,利用雷尼绍测量系统对平台的定位误差、直线度误差、俯仰误差、偏摆误差以及两轴之间的垂直度误差进行辨识,将辨识得到的误差值代入构建的模型得出平台几何综合误差;最后,选择凸锥面、平面、球面3种面型工件补偿试验,对误差模型进行原理性验证。研究表明,经补偿后加工所得3种面型工件表面精度均提高了25%左右,证实了提出的补偿方法可用于伺服加工平台几何误差控制。     

基于单元状态监控的机联网智能制造系统架构设计探析

随着"工业4.0"和"中国智能制造2025"指导框架的提出,制造领域面临急迫的产业转型与升级改造,机械制造产业也必将向智能制造时代迈进。精密制造领域作为机械制造产业中的重要分支,其对质量控制的要求越来越高,尤其在同类型产品的批量化精密制造中,高精度、高质量与高良率是制造过程必须考虑的首要因素。基于同类产品批量化精密制造的特点,本文在以大数据及物联网为架构的智能制造基础上,提出一种基于制造单元加工状态监控与决策的机联网智能制造子系统框架模型,并对其功能组成及架构设计进行了初步探析。首先论述了大数据、物联网与精密制造的内在联系;然后介绍了可实现制造单元加工状态和过程监测的相关技术与系统功能,并详细分析了制造单元加工状态大数据的获取与处理以及智能制造单元的智能控制方法;再次围绕实现车间级或局部制造区域内批量化精密制造系统的质量控制需求,探析了以无线自组网为基础组建批量化精密制造智能控制与决策的机联网子系统功能架构设计;最后以课题组目前开发的光学精密制造智能控制子系统为例进行了说明。     

大口径光学元件的精密磨抛与检测装备开发及应用

大口径光学元件超精密加工是一个复杂的系统性工程,涉及精密机床、数控、加工技术与工艺、精密检测和补偿控制等机电控各领域的专业知识,其发展与一个国家的高端制造技术及装备发展能力息息相关,也是一个国家综合国力的集中体现。主要介绍了厦门大学微纳米加工与检测联合实验室在大口径光学元件超精密加工技术及装备方面取得的研究进展,针对大口径光学元件磨削和抛光两个加工流程及其配套的精密检测技术,详细阐述了磨削装备及单元技术、可控气囊抛光机床及相关单元技术、精密检测装备及相关单元技术等的研究应用情况。这些技术研究从超精密加工的需求出发,借鉴国内外的研究经验和成果,通过对装备、工艺、检测等各方面整合,形成了具有自主知识产权的集磨削、抛光和检测装备及工艺技术的大口径光学元件超精密加工体系,这些技术与装备确保了大口径光学元件的高质量超精密加工。