硬脆材料薄壁回转体工件主要应用在航空、航天和雷达通讯等领域,其制造精度是影响该领域某些设备性能的关键因素,因材料特殊、结构复杂、加工精度要求高,其加工一直是国内外研究的难题。石英陶瓷材料高速飞行器头罩是硬脆材料薄壁回转体工件的典型代表,本文将以其为样例对专用精密测量与修磨装备控制系统进行设计与研究。硬脆材料薄壁回转体工件对电性能一致性要求较高,其加工方法和普通工件有明显的区别:一是工件加工面为复杂的自由曲面;二是工件上不同加工点(或区域)要求具有不同的修磨去除量。本课题组在电性能补偿领域进行了多年的研究,成功研制了第一代和第二代硬脆材料薄壁回转体工件内廓面精密修磨装备,能够较好的满足工件内廓面实际加工要求,但加工精度、加工效率及自动化水平仍有进一步提升的空间。本文在借鉴已有技术的基础上,根据加工精度(≤5μm)和加工效率的新要求,基于“一体式双工位”体系加工装备平台,开发了“IPC+GALIL控制卡”结构的开放式数控系统。针对装备高精度要求,控制系统在电流、速度、位置三闭环PID控制的基础上,引入速度前馈补偿、加速度前馈补偿和陷波滤波器环节,构建了“三闭环串级PID+前馈补偿”结构的高性能复合式控制策略,并对控制参数进行整定,保证了控制精度。为提高伺服系统的定位精度和重复定位精度,设计了一种基于“误差表”的误差补偿方法。针对双工位间坐标转化过程存在的误差,研究了测量触头半径补偿、砂轮半径补偿和声发射对刀补偿相结合的误差补偿方法,有效提高了系统的综合精度。为保障磨削质量一致性,设计了主轴实时调速系统,可实现主轴电机跟踪工件进给速度在线实时调速,保持加工过程中V_w/V_s恒定。最后,进行了系统联调和综合实验。利用激光干涉仪检测了伺服系统定位精度和重复定位精度,并通过对刀实验和磨削加工实验对对刀精度和加工精度进行了检验。实验结果证明控制系统运行稳定可靠、响应速度快、控制精度高;在此控制系统控制下,专用精密测量与修磨装备综合加工精度±5μm,能够实现对硬脆材料薄壁回转体工件的高精度修磨加工。