一颜阐、引言

　　經(jīng)典數(shù)控系統(tǒng)的多坐標(biāo)插補(bǔ)的方法可以實(shí)現(xiàn)對于孔的自動化加工挖息。雖然在加工非圓孔過程中采用數(shù)控銑床也能達(dá)到加工精度要求卑雁，但是其加工效率低拓售、費(fèi)用高窥摄，在加工大批量機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，比如活塞體上的異型孔础淤，會體現(xiàn)出其加工經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)崭放。眾所周知，鏜床的加工效率和加工精度在機(jī)械加工機(jī)床中是比較高的鸽凶，因此可以通過合理設(shè)計(jì)鏜床來實(shí)現(xiàn)對異型孔的加工币砂。

　　GMM可以將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或風(fēng)能，相反也可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電磁能玻侥，是一種重要的能量轉(zhuǎn)換功能材料决摧。GMM具有應(yīng)變大、能量密度高凑兰、機(jī)電耦合系數(shù)大掌桩、響應(yīng)速度快和輸出力大等優(yōu)點(diǎn)，使得其在鏜床微驅(qū)動器的研究領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景票摇。

　　二拘鞋、GMM簡介

　　鐵磁材料和亞鐵磁材料由于磁化狀態(tài)的改變，其長度和體積都要發(fā)生微小的變化共悼，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象驶闰。此現(xiàn)象晟早由物理學(xué)家焦耳(Joule)發(fā)現(xiàn)，后來人們發(fā)現(xiàn)鎳钙瘫、鈷阔垢、鐵及其合金有明顯的磁致伸縮效應(yīng)。具有這種效應(yīng)的材料稱為GMM侯砸，目前GMM材料以稀土一鐵挨奶、稀土一鐵和鐵一鎵為代表，應(yīng)用最廣俗衍。磁致伸縮現(xiàn)象有三種表現(xiàn)形式：①沿著外磁場方向尺寸大小的相對變化粥萍，稱為縱向磁致伸縮：②垂直外磁場方向尺寸大小的相對變化，稱為橫向磁致伸縮：③材料體積大小的相對變化簸隅，稱為體積磁致伸縮犀挠。磁致伸縮，外加磁場前長度為10撰钥，在磁場作用下長度沿著H方向增加△1燎字。

　　三、基于GMM的鏜刀刀桿磁致伸縮致動器的研究

　　鏜床的數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)待加工異型孔的形狀阿宅，計(jì)算出刀具加工過程中徑向偏置位置候衍；根據(jù)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)確定磁致伸縮致動器的伸長量；根據(jù)GMM的磁場一應(yīng)變關(guān)系得到勵磁磁場的大腥鞣拧蛉鹿；最后由磁場推算出勵磁電流的大小。實(shí)現(xiàn)刀具在加工過程中徑向位置改變的控制是通過控制勵磁電流的大小控制的往湿。

　　磁致伸縮致動器的結(jié)構(gòu)原理榨为，勵磁線圈在通入一定得電流后產(chǎn)生相應(yīng)的磁場，GMM在驅(qū)動磁場作用下產(chǎn)生伸縮變化煌茴，磁致伸縮棒發(fā)生伸縮運(yùn)動随闺，產(chǎn)生應(yīng)變和應(yīng)力，其宏觀表現(xiàn)為位移與力的輸出蔓腐，從而實(shí)現(xiàn)電磁能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換矩乐。再通過機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)刀具在加工孔的徑向位置的改變，從而實(shí)現(xiàn)異形孔加工回论。

　　超磁致伸縮微位移致動器進(jìn)給精度可達(dá)亞微米級恋猜，用于精密和超精密加工領(lǐng)域，是改善自動控制技術(shù)晴消、提高產(chǎn)品精度及反應(yīng)速度的是一代產(chǎn)品贰嚷；而鏜床在加工過程中的加工效率高铡捉、費(fèi)用低、應(yīng)用廣泛泵位。因此GMM用于鏜床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無疑將是最大的創(chuàng)新之處劲徙，其工業(yè)前景廣闊。

　　超磁致伸縮致動器與傳統(tǒng)致動器相比有以下優(yōu)點(diǎn)辙肿；伸縮沖程大：

　　響應(yīng)速度快：小于1μs秘挥；抗壓強(qiáng)度高：大于700MPa；工作電壓低：幾伏到幾十伏诀甫；可靠性高：無疲勞老化功缤。

　　超磁致伸縮微位移執(zhí)行器的應(yīng)用離不開驅(qū)動電源。執(zhí)行器的靜態(tài)和動態(tài)使用性能在很大程度上離不開驅(qū)動電源的性能哪蒙。根據(jù)GMM驅(qū)動磁路的特點(diǎn)斜劳，其驅(qū)動電源有以下特點(diǎn)：穩(wěn)定特性和線性度好、有較高的頻率響應(yīng)较幌、恒流源采取數(shù)字量控制的結(jié)構(gòu)等庆猫。通常可以穩(wěn)定性高绅络、電路簡單可靠的連續(xù)調(diào)整型恒流源作為超磁致伸縮微位移執(zhí)行器驅(qū)動磁場的可控恒流源部分月培。此系統(tǒng)采用單閉環(huán)負(fù)反饋PID(比例、積分恩急、微分)算法控制杉畜，縮短上升時(shí)間，減小超調(diào)量衷恭，減小了輸出電流的偏差此叠。可以達(dá)到致動器的進(jìn)給精度随珠。

　　驅(qū)動電源的電能可以通過高速水銀滑環(huán)傳輸?shù)絼畲啪€圈灭袁，這就解決了供電問題。下圖是杭州全盛電氣有限公司生產(chǎn)的水銀式電氣滑環(huán)窗看。

　　四茸歧、總結(jié)

　　此研究方案的引出，不僅僅是涉及到GMM材料的應(yīng)用浴祥，如果要實(shí)現(xiàn)其在工業(yè)中的應(yīng)用晶会，還要聯(lián)系到數(shù)控插補(bǔ)算法、接口技術(shù)预蒜、自動控制技術(shù)和電源電路技術(shù)等禀瓜。產(chǎn)品的研制成功將給異型孔加工帶來春天。

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