旋轉超聲加工振動系統(tǒng)及電源技術研究.pdf

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：1120801004廣東工業(yè)大學博士學位論文(工學博士)旋轉超聲加工振動系統(tǒng)及電源技術研究姚震指導教師姓名、職稱：郭鮭寶數(shù)援學科(專業(yè))或領域名稱：扭越生』造及墓自動化學生所屬學院：扭電工猩堂醫(yī)論文答辯日期：2Q!曼生魚旦摘要隨著各種硬脆材料、碳纖維和合金材料的廣泛應用，對機械制造加工業(yè)提出一系列迫切解決的新問題。旋轉超聲加工能適用于現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，但其關鍵技術尚沒有形成完善的設計理論。傳

2、統(tǒng)的旋轉加工采用電刷供電，轉速不高，維護工作量大；或采用無刷式旋轉超聲波加工頭，存在能量傳輸效率低、傳輸能量小等問題。為解決以上問題，本文在查閱大量相關文獻的基礎上，分析旋轉超聲加工技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對現(xiàn)有旋轉超聲加工機床的結構進行比較，揭示電刷供電方式的不足，提出旋轉變壓器供電的解決方案。在此基礎上對超聲加工系統(tǒng)的感應供電技術和頻率跟蹤的控制技術進行了深入系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下：1設計制作滿足數(shù)控超聲加工機床用的超聲振子(

3、換能器、變幅桿和工具頭的統(tǒng)稱)。對超聲振子的阻抗特性、溫度特性、多諧頻率特性及裝配技術進行研究。利用Ansys軟件進行超聲振子的模態(tài)分析和諧響應分析，實驗結果與有限元仿真結果接近。2研究感應供電技術，設計適合機床使用的旋轉變壓器；比較絞合線和銅箔繞制的旋轉變壓器的特點，建立旋轉變壓器的漏感模型和互感模型，給出旋轉變壓器的詳細設計過程，并進行性能測試實驗。3研究帶旋轉變壓器的超聲電源的匹配技術，分析比較多種匹配方式，并利用Multisim

4、軟件進行仿真，比較串聯(lián)電感匹配和電感電容匹配的優(yōu)缺點；研究負載大小對超聲加工的影響，分析影響振子帶載能力的因素。改進傳統(tǒng)換能器的數(shù)學模型，增加能反映換能器負載特性的非線性變量，為換能器的設計和控制提供依據(jù)。4分析比較自激和他激超聲電源的特點，設計并制作出基于CD4046芯片的模擬鎖相環(huán)的電源和基于ARM處理器的數(shù)字頻率跟蹤電源，進行掃頻測試、功率調節(jié)測試和頻率跟蹤測試等試驗。5。提出定時掃頻，動態(tài)調節(jié)驅動頻率，減小相位差的自適應控制方法