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金刚石具有优异的物理、化学、机械性能,被广泛应用于科技产业及工程技术领域。这些应用经常要求高精度地加工制作金刚石,使其表面平整、光滑以及具有一定的尺寸、表面形状精度。但由于金刚石本身具有高硬度、耐磨、易脆、耐蚀等独特性能,使得金刚石在常规的机械研磨中获得有形状要求的高精度及粗糙度值极低的金刚石表面相当困难,其迫切需要解决而得到广泛应用。目前尽管人们研究各种金刚石加工方法,但机械研磨由于技术成熟、加工稳定、易于控制、成本较低,仍然是主要的加工技术手段。在金刚石机械研磨过程,加工条件、环境、设备和操作技术是影响金刚石研磨精度和效率的主要因素。其中改进研磨设备,提高研磨装置运行的精度和平稳性,成为能否加工出高质量金刚石表面精度的关键问题。本文分析了,在机械研磨方法中影响金刚石研磨质量和研磨效率的工艺参数,在此基础上提出了由精密主轴系统、悬臂梁微进给机构、以及模拟仪表组成基于AT89S52单片机的弹性浮动研磨装置。包括以下部分的开发研究：
⑴设计并制作了小型、精密的主轴系统。它采用无位置传感器无刷直流电机技术结合流体动力轴承技术,使得电机运行平稳、精度高。但无位置传感器无刷直流电舍弃位置传感器,虽然使得它结构简单,但电机控制复杂。针对这个问题,本文采用控制芯片TB6537和驱动集成电路TA84005作为主轴系统控制核心,设计外围电路。同时,采用PWM控制实现主轴系统的调速,实现了主轴的正反转运行。
⑵设计悬臂梁微进给系统实现金刚石研磨轨迹控制。悬臂梁系统由音圈电机、轴承、悬臂刚性部分,悬臂弹性部分组成。环形的音圈电机,通过轴承使悬臂梁在研磨盘面作反复的微进给运动,使研磨盘各部分都可对金刚石进行加工,提高了加工的效率,以及研磨盘面的磨粒使用寿命。
⑶设计模拟仪表动态对金刚石加工温度进行监测。通过K型热电偶对金刚石加工时表面温度进行采集,K型热电偶信号放大与数字转换芯片MAX6675将采集的温度数据送入下位机AT789S52,然后下位机AT89S52将采集数据处理并通过RS-232串口通信传送到上位机模拟仪表。模拟仪表用C＃编程开发,它能将显示的数据保存进数据库,方便以后对数据进行分析。