一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）

1.1 论文的工作基础

孔加工是机械加工中非常重要加工工序，在孔加工中特别是小孔的加工最为困难。通常将孔径0.5mm~3mm范围内的孔称为小孔，将深径比大于10的称之为小直径深孔。随着航天、航空、电子、机械、仪器仪表、化学纤维、自动控制及医疗器械等科学技术和工业生产的发展，小孔加工尤其是小直径深孔加工的重视程度越来越高。

小直径深孔研究现状表明，国内现有技术一方面用传统加工技术继续加工普通金属、塑料材料的微孔，另外也在积极运用振动切削技术加工硬脆性材料。国外部分国家拥有制孔先进技术，然而针对不同材料，不同的加工环境，不同的经济效益等等，在国内未必能够完全适用。面对硬脆材料的加工，小直径深孔加工技术还有很长的一段路要走。

在硬脆材料的小孔加工中，多采用小直径磨头进行磨削加工，传统加工过程中缺乏对磨削力的监控和控制，较大的磨削力极易使工件破裂或工具损坏，造成较大损失。加工过程中，加工力有一个合适的值以保证工件具有较好的加工质量和加工效率，我们称刀具施加给工件的力为静载荷或静压力或负载力，整个系统为刀具负载匹配系统。特别是深小孔的加工中，这种负载力会产生经常性的突变。需要对加工负载力进行监控与控制。

1.2 研究条件

在课题组前期的研究中，已建立了可用于各种机床的集成化的负载匹配系统，进行了负载匹配气浮工作台的基本结构优化，完成了气动系统设计，为气浮工作台提供润滑和支撑，搭建了电气控制模块，使用3个力传感器实时采集超声加工过程中的切削力信号，并进行气浮工作台的反馈控制。这些研究成果可为本题目的研究提供了良好的研究基础。课题所需的PLC硬件已经完成采购，具备课题开展的条件。

1.3 工作目的

本课题采用工业PLC作为主控制单元，以内置气缸的气浮工作台作为执行机构，力传感器反馈磨削力信号，电气比例阀控制气缸内压力以调节磨削力大小。通过本课题的研究，可使本科生既掌握了PLC控制系统的搭建与调试手段，又培养了分析问题的基本科研能力。

二、参考文献

[1] 张坤领，硬脆材料加工技术发展现状[J]，组合机床与自动化加工技术，2008(05)：1-6，15

[2] 靳晓丽，袁军堂，肖冰，工程陶瓷材料孔加工技术的试验[J]，工具技术，2004(05)：22-24

[3] 郑亮，李良，张华，黄红耀，基于激光旋切法的陶瓷材料盲孔加工方法研究[J]，火箭推进，2013(04)：62-66

[4] 张银江，方鸣岗，陶瓷激光精密打孔工艺研究[J]，激光与红外，2001(03)：161-162

[5] 于爱兵，高兆强，陈思夫，谭业发，玻璃孔加工的试验研究[J]，中国制造业信息化，2003(02)：117-118

[6] 艾枫，DMG的激光加工技术[J]，制造技术与机床，2004(02)：52-53，61

[7] 轧刚，秦华伟，许永娃，张裕生，旋转超声波加工的试验研究[J]，航空制造技术，2000(06)：56-59

[8] 汪心立，张建华，张勤河，任升峰，徐明刚，张洪丽，超声振动辅助端面磨削表面温度场研究[J]，武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2009(03)：541-544

[9] 赵卫，超硬脆材料的超精密加工技术研究[D].河北工业大学，2006

[10] 张剑芳，曾励，非金属硬脆材料超声加工的研究[J]，新技术新工艺，1993(06)：12-13

[11] 张其馨，罗建伟，冯友彬，贺思源，孙世宇，南南，陈健，碳纤维复合材料旋转超声控力钻孔的研究[J]，电加工，1994(03)：25-27

[12] 王望龙，王龙，田欣利，唐修检，张保国，工程陶瓷特种加工技术的研究现状与进展[J]，机床与液压，2015(07)：176-180

[13] 王岚，工程陶瓷磨削加工仿真系统平台设计与开发[D].天津大学，2007

[14] 邵水军，工程陶瓷材料磨削加工技术研究[J]，制造业自动化，2011(22)：57-58，140

[15] 高方，磨加工主动测量控制的关键技术及应用[D]，郑州大学，2014

三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）

研究内容包括：

（1）针对PLC控制系统进行文献调研，进行PLC控制系统的搭建；

（2）考虑切削力变化特征，进行PLC控制程序开发；

（3）根据硬脆材料深孔加工的需求，考虑人机互动，进行用户界面的开发。

（4）完成毕业设计论文1份，其中正文不少于2万字，完成毕业答辩；

（5）相关英文文献翻译，不少于5000字；

（6）参考文献（不包括教科书）不少于15篇。