微型五轴数控磁力光整加工机床的设计与研究

摘要

随着科技的发展和现代制造水平的提高，航空、航天、汽车、仪器仪表、医疗器械等制造行业中对产品零部件的表面质量要求和性能要求越来越高。磁力光整加工技术作为新兴表面超精密加工技术，具有柔性、自锐性、自适应性、可控性以及无须对磨具进行磨损补偿等其他表面加工方法无法比拟的优点。而磁力光整加工设备的研制，对磁力光整加工技术的应用和推广具有重大意义。
　　本文针对微细小零部件表面的磁力光整加工，为实现磁力光整加工的数字化控制，并可以根据实际加工需要，自动选取磁性磨料和调节磁感应强度，根据加工零部件表面形状的不同，选用不同磁极和扫描轨迹，设计了微型五轴数控磁力光整加工机床。
　　首先，总结分析了磁力光整加工机床的性能要求和现有微型五轴机床的总体布局，确定了微型机床的总体布局、运动链关系以及机床性能参数。针对机床的总体布局，按功能划分为主轴传动系统、直线进给系统、旋转进给系统、控制系统以及磁力研磨加工系统。除控制系统外，对各个系统进行方案分析和确定，结构设计和选型，同时对机床进行三维模型的创建。
　　为验证所设计机床的选材和结构的合理性，将所创建三维模型进行简化，通过有限元分析软件ANSYS Workbench，由专用接口导入ANSYS Workbench，对机械结构中主轴夹具部件进行了静力学分析，验证设计结构满足强度和刚度要求。同时，对整机结构进行了模态分析，分析了机床的固有频率以及阵型。
　　最后，对机床控制系统的硬件和软件部分进行选型和设计，采用PMAC＋IPC双核开放式控制系统，便于操作和开发，对软件进行模块化设计，针对不同加工模式设计了人机交互界面，同时针对不同加工表面，进行了不同扫描轨迹的设计。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题来源与背景意义

1.3 磁力光整加工技术的综述

1.4 磁力光整加工技术和微型机床的国内外研究现状

1.5 本文主要研究内容

1.6 本章小结

第二章 微型五轴数控磁力光整加工机床的总体设计

2.1 引言

2.2 微型五轴数控磁力光整加工机床的功能要求

2.3 微型五轴数控磁力光整加工机床总体结构的方案设计

2.4 本章小结

第三章 微型五轴数控磁力光整加工机床的结构设计

3.1 引言

3.2 主轴传动系统的设计

3.3 直线进给系统的设计

3.4 AC旋转进给系统的设计

3.5 磁力研磨加工系统的设计

3.6 微型五轴数控磁力光整加工机床的整机结构

3.7 本章小结

第四章 微型五轴数控磁力光整加工机床的静动态分析

4.1 引言

4.2 ANSYS Workbench静力学分析介绍

4.3 ANSYS Workbench静力学分析介绍

4.4 微型五轴数控磁力光整加工机床关键部件的静力学分析

4.5 微型五轴数控磁力光整加工机床的模态分析

4.6 本章小结

第五章 微型五轴数控磁力光整加工机床控制系统的设计

5.1 引言

5.2 机床硬件控制系统的选择与设计

5.3 机床软件控制系统的设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

在校期间公开发表的学术论文

致谢