實(shí)驗名稱(chēng)：基于超聲橢圓振動(dòng)切削裝置的穩定性控制方法

　　測試目的：作為一種特種加工技術(shù)，超聲橢圓振動(dòng)切削的工作狀態(tài)要比常規切削更加復雜，切削效果還受到切削裝置的多項振動(dòng)參數影響，所以要想實(shí)現對超聲橢圓振動(dòng)切削狀態(tài)的穩定性控制，不能單一地對某項參數如振動(dòng)頻率、輸出位移進(jìn)行控制，必須同時(shí)考慮這些參數的穩定。于是根據研究成果，將這幾項方法結合到一起后，設計了超聲橢圓振動(dòng)切削的狀態(tài)穩定性控制方法。

　　測試設備：電壓放大器、信號發(fā)生器、超聲振動(dòng)切削裝置等。

　　圖1：超聲橢圓振動(dòng)切削狀態(tài)穩定性控制過(guò)程示意圖

　　實(shí)驗過(guò)程：

　　搭建穩定性控制系統，在完成了穩定性控制系統的模塊設計后，還需要對其進(jìn)行測試才能進(jìn)入到實(shí)驗階段，一方面保證建立的控制系統可以很好的實(shí)現控制方法，另一方面可以對控制系統中的一些參數進(jìn)行優(yōu)化，為后續的實(shí)驗提供數據支撐。

　　仿真測試：

　　圖2：仿真測試橢圓振動(dòng)切削裝置輸出波形

　　以虛擬的橢圓振動(dòng)切削裝置的共振頻率為20kHz，位移振幅為3μm作為調整目標進(jìn)行仿真分析，在控制過(guò)程中通過(guò)利用NIUSB-6361多功能I/0設備上運行的波形圖表程序對裝置的電壓、電流以及估計振幅進(jìn)行采集并顯示，采樣率為200kHz，與實(shí)際實(shí)驗中的采樣率相當。

　　該仿真模擬首先給予超聲橢圓振動(dòng)切削裝置一個(gè)初始激勵電壓，使其在空載狀態(tài)時(shí)處于諧振狀態(tài)，然后在運行過(guò)程中通過(guò)手動(dòng)增減變量的方式對超聲橢圓振動(dòng)裝置當前的位移施加一個(gè)突變，即模擬切削過(guò)程中切削載荷等因素對振幅的影響，通過(guò)觀(guān)察波形圖表上的波形曲線(xiàn)來(lái)評估控制系統的有效性。

　　實(shí)驗結果：

　　如圖2所示，是本次仿真中虛擬的橢圓振動(dòng)切削裝置輸出的信號，分別代表了仿真過(guò)程中頻率的變化和振幅的變化。在圖中1處，是裝置啟動(dòng)后初次達到穩定狀態(tài)，即模擬的空載時(shí)裝置的啟動(dòng)；圖中2處（2.5ms時(shí)刻）和3處（5.0ms時(shí)刻）分別施加了一個(gè)擾動(dòng)，使裝置的工作頻偏離了共振頻率，同時(shí)裝置的振幅也下降了，但是在穩定性控制系統的調整下又迅速穩定到了目標狀態(tài)。其中，對于頻率的變化曲線(xiàn)，頻率初次穩定用時(shí)0.4ms左右，后續施加100Hz的大跳變也在0.3ms左右后即達到穩定；對于振幅的變化曲線(xiàn)，振幅初次穩定用時(shí)1ms左右，后續施加0.5μm的大跳變也在0.5ms左右后即達到穩定。

　　電壓放大器推薦：ATA-2048

　　圖：ATA-2048高壓放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品