磁致伸缩的响应速度特性及其校正

本文研究了磁致伸缩微小位移机构的传递函数和动态响应特性;研究了采用单板机进行最少拍校正和等速率双拍校正,进一步提高其响应速度的理论和方法;并利用计算机闭环校正控制系统进行了车床主轴回转误差补偿信号的跟踪模拟实验。提出的等速率校正的控制思想,对于其它类似的控制问题也具有一定的参考价值。     

基于图像变换的自由曲面光学透镜面形测量

对称中心的自由曲面光学透镜的光学表面面形测量 ,是光学加工制造领域的难题。为达到高精度测量 ,提出一种可用于自由曲面光学透镜在线光学测量方法。基于光学透镜的图像变换特性与其光学表面面形之间存在着的拓扑关系 ,通过对标准输入图像和经过待测自由曲面光学透镜变换后的输出图像进行智能辨识、分析和处理 ,求出该光学透镜的变换矩阵 ,并据此精确测量出待测光学透镜的曲面面形。实验结果表明 :基于图像变换的测量方法的测量误差小于 2～ 3μm,能够适用于自由曲面光学透镜的非接触、快速高精度测量     

小直径CBN砂轮修整精度的研究

研究了用杯形ＧＣ砂轮修整器修整小直径ＣＢＮ砂轮的成形机理和提高直线精度的方法。提出圆环集合体的修整器微分分析模型，建立了被修整ＣＢＮ砂轮断面廓形的理论计算基础，以此理论方法指导实验，调整修整参数，对直径为８ｍｍ，长度为１７ｍｍ的小直径ＣＢＮ砂轮，得到约１μｍ的断面廓形修整直线精度。     

具有公自转运动形式的可更新磁流变抛光工具

在光学自由曲面的成形抛光加工当中,加工去除的稳定性对工件加工质量具有重要的影响,而抛光液的更新是保证去除稳定的关键。该文提出了一种具有公自转运动形式的可更新磁流变抛光工具,能够完成磁流变抛光液内部磁链的重组更新,使得加工去除稳定。针对此抛光工具,使用刚体润滑理论获得理论去除轮廓,通过实验获得其在单自转状态下的去除轮廓,与理论分析吻合。峰值去除量时间的实验表明,该抛光头的去除效果受时间的影响很小,抛光去除稳定。     

自由曲面透镜型面误差的压力抛光修正

为提高自由曲面型面加工精度 ,提出了在计算机控制光学表面成型工艺中基于压力控制的抛光修正方法。该方法将压力的控制转化为模具对工件压量的控制 ,而它又可以通过改变模具走刀路径来实现。当误差较大时 ,采用分级修正的方法。实验结果表明 ,该方法能使型面误差有效收敛     

超光滑光学表面的磁性类Bingham流体确定性抛光

利用磁性抛光介质在梯度磁场作用下呈现出具有粘塑性的类Bingham流体的特点, 实现了对具有超光滑表面精度要求(表面粗糙度一般低于0.5 nm)的光学元件, 特别是应用于接近衍射极限的短波段光学元件的确定性抛光. 磁流体与被抛光工件间的相对运动导致工件表面抛光区域产生较强的剪切力, 从而去除工件表面材料. 通过控制梯度磁场的敏感参量如磁场强度、磁极间距等获得磁场中类Bingham流体形成柔性抛光带的形状及工作状态的实时响应. 去除函数和去除率曲线反映了磁流体抛光符合经典Preston抛光模型, 并突出体现确定性去除这一特点. 磁流体抛光全过程中去除函数向外周呈稳定的高斯分布状光滑渐变化趋势. 抛光结果表明, 配制成功的初始粘度0.5 Pa·s的标准磁流体抛光液可实现对超光滑光学元件确定性抛光, 弥补传统接触式或压力式光学抛光呈现较大下表面破坏层、去除确定性不高等缺点, 抛光35 min后工件表面粗糙度由最初17.58 nm收敛到0.43 nm.     

用频域幅相调整前馈控制的非圆车削实验

为使活塞数控车削系统能够实现非标准椭圆截面活塞的数控车削 ,以频域幅相调整前馈控制算法为基础 ,设计开发了加工控制程序和系统工作流程。该算法基于被控对象的有限项频率特性序列模型。对一种非标准椭圆截面活塞进行了对比切削实验。经检测 ,加工误差小于 10 μm,达到产品精度要求 ,验证了系统控制算法及工作流程的合理性和可行性     

零幅相误差跟踪控制器

非最小相位系统的不稳定零点给前馈控制器的设计带来了很大的困难。零相位误差跟踪控制器 (ZPETC)的提出部分地解决了这一问题。为了进一步提高跟踪精度 ,减小幅值误差 ,提出了调幅滤波器 ,与 ZPETC串联构成零幅相误差跟踪控制器。理论上可以实现理想跟踪控制 ,即输出可以完全复现输入信号。仿真结果表明 ,该前馈控制器可以精确跟踪方波输入信号     

陶瓷涂层活塞环精密成形磨削

陶瓷活塞环的加工应采用超硬磨粒金刚石砂轮磨削，但传统的金刚石笔修整方法由于修整笔易被磨耗而不能用于金刚石砂轮。为了修整金刚石砂轮使其获得要求的微凹的砂轮廓形，提出了用碳化硅（ＧＣ）杯形砂轮取偏斜α角的方位修整金刚石砂轮，获得中凹的金刚石砂轮修整廓形，以成形磨削陶瓷涂层活塞环桶形外环面的方法，分析了这种方法的修整成形机理，提出了计算α角和计算砂轮修整廓形的理论公式。     

制造工程与技术原理课程教学改革探讨

随着技术的进步,本课程原有内容以及教学手段都不再能够满足学生以及专业培养的要求,必须进行改革。针对清华大学的课程改革情况,全面介绍该课程的教学内容组织、教学手段及工具、课堂教学组织形式以及辅助教学手段。教学效果表明,改革后的课程已经取得了很好的教学效果,得到了学生的认可。