旋转超声机床机电系统设计.pdf

2014年 10月 ． 机床与液压 0ct．2014 第42卷 第2O期 MACHINE TCIOL HYDRAULICS V01．42No．20 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．20．007 旋转超声机床的机电系统设计 徐超亮，汤晓华，夏天煜，冯绪清 (北京工商大学材料与机械工程学院，北京 100048) 摘要：旋转超声加工被广泛用于加工各种硬脆材料，是一种新型的复合加工方法，具有加工表面质量好、加工精度 高、刀具磨损小等优点。主要介绍旋转超声机床的机电系统设计。以ACR9000控制器为核心，选取 Cyclone驱动器，对控 制电路进行设计与安装。通过调节PID参数，使机床整体运行平稳 ，对各轴进行运动精度检测。目前，已经完成旋转超声 机床4个 自由度的机电系统设计 ，并实现四轴联动，为后期的超声试验奠定了基础。 关键词：旋转超声加工；机电系统设计；ACR9000控制器 中图分类号：TP261 文献标识码：B 文章编号：1001—3881(2014)20—022—3 DesignofMechatronicsSystem forRotaryUltrasonicM achining XU Chaoliang，TANG Xiaohua，XIA Tianyu，FENG Xuqing (SchoolofMaterialandMechanicalEngineering，BeijingTechnologyand BusinessUniversity，Beijing100048，China) Abstract：Rotaryultrasonicmachininghasbeenwidelyusedinprocessingallkindsofhardandbrittlematerials．Itisanew type ofcompositeprocessingmethodandhasadvantagesofgoodsurfacequality，highmachiningprecision，littletoolwear．Thedesignof themechatronicssystem forrotaryultrasonicmachiningwasfocused on．With ACR9000 controllerasthecoreandCycloneasthe drives，thecontrolcircuitwasdesignedandinstalled．ByadjustingPIDparameters，themachinewasrunningsmoothlyandthemove— mentprecisioninspectingforeachaxiswasdone．Atpresent，themechatronicssystem with4DOFisaccomplishedandfouraxislink- ageisrealized．Itlaysfoundationofrultrasonicexperimentatlaterstage． Keywords：Rotaryultrasonicmachining；Mechatronicssystem design；ACR9000controller 1 旋转超声加工原理 2 旋转超声Jj~-r技术的发展历程 旋转超声加工 (RUM)是集传统金刚石磨削加 1927年，美 国物理学家伍德 (RW WOOD)和 工和超声加工 (USM)于一体的复合加工技术 ，是 卢米斯 (AELOOMIS)做了超声加工试验，利用超 加工硬脆材料的一种有效加工方式…，刀具随主轴做 声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔。1951年，美 高速旋转的同时沿着轴向做超声频振动。材料的去除 国的科 恩 (KOLN)制成第一 台实用 的超声加工 主要依靠传