桌面式电火花加工机床数控系统硬件设计

针对桌面式电火花加工机床数控系统的兼容性和加工放电要求,课题组设计了一款基于ARM和现场可编辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)的电火花加工机床数控系统硬件平台。该平台任务分配均匀合理,以ARM处理器为核心搭建上位机,移植Linux系统进行多任务处理、人机界面、插补运算等任务;以FPGA为核心搭建的下位机系统负责运动控制、放电脉冲控制、辅助模块控制等任务;硬件平台的搭建采用了核心板+基板的方式并采用以太网口进行通信。试验结果表明该硬件平台搭建的数控系统可以较好地完成电火花小孔加工。该研究提供了一种移植性好、迭代升级成本低、适配多种脉冲电源的电火花加工机床数控系统硬件平台设计方案。

Simulation of Adaptive Control Strategy for Electrical Discharge Machining Process

Electrode down-time is an important factor affecting the efficiency and stability of electrical discharge machining(EDM) process. In the research, a way of simulating the regulation of the electrode down-time in an EDM adaptive control system has been studied. All the simulations are performed on Matlab. The simulation results demonstrate that this adaptive controller by regulating electrode down-time can direct the gap state to follow the specified reference gap state with or without disturbances. Finally, the adaptive control scheme is also validated by experiments. The significance of the simulation of an EDM adaptive control system lies on the fact that it provides a convenient way to guide the actual production and provides a new study method for the research of EDM control strategy with no regard of experimental conditions.

步进式电弧螺柱焊枪及控制系统的研究

在深入研究电弧螺柱焊过程及传统电弧螺柱焊枪的基础上,提出了一种全新的设计思想,以此研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统.焊枪的机械结构部分以步进电机为动力机构,以螺旋传动装置为运动机构主体,实现了电弧螺柱焊所需的螺柱运动过程;控制系统以MCS-51单片机为主控元件,实现了对焊枪及焊接过程的控制.螺柱提起高度、送下深度、提起和送下速度等焊接参数的设定由程序控制,减少了人工调整的随机误差;同传统电弧螺柱焊枪相比,此焊枪的参数调节具有相互独立的特性,送下深度可以在更大范围内调整.

电流型电火花加工脉冲电源的研究

分析了传统独立式电火花加工脉冲电源和逆变式电火花加工脉冲电源的不足 ,论述了电流型电火花加工脉冲电源的工作原理。大量的样机和独立式脉冲电源的对比工艺试验表明 ,电流型脉冲电源不仅满足了电火花加工多项性能指标的要求 。

闭式复杂流道类零件数控电火花加工电极设计

以某型三元流闭式整体叶轮叶间流道的数控电火花加工为例,分析其复杂闭式流道的可加工性,继而进行工具电极及其加工运动轨迹设计,并探讨了减小因摇动补偿造成加工误差的方法。以UG二次开发的CAD/CAM模块为设计工具,提出一种新的工具电极设计方法,并在四轴联动数控电火花加工机床上完成了具有闭式复杂流道零件的加工试制,验证了设计方法的可行性。

大深径比微小孔快速电火花加工系统

用电火花加工技术快速加工大深径比微小孔存在散热困难、排屑不畅、电极损耗大及加工过程不易控制等技术难点,为此,在分析电火花加工机理及加工特点的基础上,研发了一台用于快速加工大深径比微小孔的电火花机床。该设备采用立式布局,通过应用电极旋转、工件振动的旋振式机构,实现了加工过程中快速散热和排屑;通过采取工业控制计算机搭载数据采集卡和运动控制器的方式,实现了加工过程的检测控制功能一体化。针对电火花加工过程中放电信号严重畸变以及放电状态不稳定导致加工状态难检测的问题,提出了两级模糊逐级映射放电状态检测方法,同时为了实现机床的快速响应和精确控制,设计了双闭环加工控制系统。实验表明,该机床适合于深径比超过10,小孔直径为60～200μm的微小孔快速加工,且性能稳定、可靠性高。

国产造纸机用中高精度定量阀的研制

针对目前国内造纸机所使用的国外高精度定量阀价格高,国内定量阀精度低、难以满足定量控制要求的现状,在研究国外产品技术优点的基础上研发了中高精度定量阀。详细阐述了执行器和控制器的结构设计。研发的定量阀经测试具有4000步精度,该定量阀已在浙江富阳某造纸机上应用,取得了良好的控制效果和经济效益。

放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工基础研究

提出一种新加工方法——放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工(简称间歇烧蚀加工)。利用极间金属材料在高压氧气间歇通入阶段产生剧烈烧蚀并将蚀除产物吹离加工区域这一特性来实现材料的高效蚀除及较低电极相对损耗率的目的,且在氧气关闭阶段进行常规电火花加工以对表面进行修整,保证了加工表面精度及质量。与火花油、水中传统加工和持续烧蚀加工的试验对比表明:在相同电参数下,间歇烧蚀加工的材料去除率较传统火花油中的电火花加工提高了4.28倍,相对电极损耗率降低了72%。通过放电波形分析了间歇烧蚀的加工机理,并基于电极对的表面微观形貌和成分分析对其加工特点进行了研究。

比例-积分-微分压力控制的放电雾化烧蚀磨削加工方法

为了提高电火花放电雾化烧蚀加工效率,以烧结金刚石材料作为加工电极,利用金刚石颗粒的磨削作用实现了高效雾化烧蚀与机械磨削的复合加工.其中,通过测量加工过程中金刚石颗粒与工件之间的机械磨削作用力,实现了基于压力信号检测的伺服控制,以保证金刚石颗粒的磨削作用,并采用反比例、模糊和比例-积分-微分(PID)压力控制方法来维持加工过程中的压力稳定性.同时,以高强钢Q420C为加工对象进行了3组加工效率对比试验.结果表明:采用PID压力控制方法,在30min的加工时间内所得加工深度可达14.5mm,最大压力在1.0N以内,其加工效率和加工稳定性优于其他2种控制方法.

精密电火花加工机床四轴三联动数控系统的研制

论述了精密电火花加工机床数控系统软、硬件的设计。该系统以一台 ４８６ 系统机为主机和４ 片 ８０３１ 单片机为从机组成主从式控制系统实现四轴三联动功能， 并采用步进电机细分驱动技术，在电火花机床上实现了小于 ０．１μｍ 的脉冲进给。该机床还具有多种摇动功能， 可修光或加工锥面和球面。因而可用于各种难加工零件的精密电火花加工。

基于模糊理论的电火花加工脉冲电源控制

针对电火花加工的工艺特点及其复杂性,提出了利用模糊控制技术设计的加工电流计算机控制系统,并将其应用于电火花加工机床的脉冲电源中。试验表明,这种控制系统比传统的脉冲开环控制方式实时性好、精度高。

基于数控刀位轨迹的电火花成形加工中电极平动补偿和修正

在电火花成形加工(EDM)中,电极的平动产生了加工误差。针对EDM中电极平动的不同类型,提出并实现了基于数控刀位轨迹的电极平动补偿修正方法。该方法根据EDM的电极平动类型和平动量对用于电极加工的数控程序进行补偿处理,达到对电极平动进行修正的目的,从而减少电极平动所产生的加工误差。试验表明,该方法可以有效地提高EDM加工精度、保持加工质量的稳定性以及降低劳动程度和缩短生产周期。

造纸机用国产定量阀控制器的研制

根据国产造纸机定量控制的要求,设计了定量阀控制器,以S7-200PLC作为主控单元,能根据DCS系统的控制方式接受脉冲或电平控制信号,经控制器转换成步进驱动器的控制脉冲使阀芯按照规定的转角旋转,采用精密角位移传感器检测阀位,由数显测控仪就地显示及远传,使用Profibus-DP总线接口与控制系统通讯。该阀门已经在浙江富阳一造纸机上试用,取得了良好的控制效果和经济效益。

对电火花数控线切割机床的改造和应用

介绍了对数控线切割机床增加一个回转轴的改造方法 ,及如何利用新增加的回转轴来进行加工 ;通过改造 ,利用数控线切割机床新增加的回转轴 ,不仅可以加工大锥度的圆台 。

一种微小孔电火花加工模糊控制策略研究

针对微小孔电火花加工(EDM)放电环境恶劣、放电间隙状态复杂多变,以及采用传统的PID控制策略难于达到预期效果等问题,提出了一种基于多层压电陶瓷叠加驱动下的控制策略,并对其进行了控制算法研究,设计了一种微小孔电加工微进给模糊PID自适应控制系统,并进行了仿真试验来验证其控制效果。研究结果表明,采用模糊自适应控制策略能加快微进给系统的响应速度,具有稳定性好、精度高等优点,并得到了良好的控制效果,为微小孔电加工机床的实际应用打下了良好的理论基础。

单片机在电火花加工参数设定及状态分析中的应用

应用单片机系统完成电火花加工脉冲电源的参数设定和故障检测报警任务，并实时分析电火花加工间隙的状态，为进一步实现电火花加工过程的优化控制奠定硬件基础。

电火花加工过程中的先进控制技术研究

首先明确电火花加工中涉及的主要控制问题，然后论述基于自适应控制理论的控制技术和基于模糊理论的控制技术在电火花加工中的运用，并做了比较和分析。最后对未来的电火花控制系统进行了展望。

电火花诱导可控烧蚀放电铣削实验研究

提出了一种电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工方法,在中空管状电极中间歇通入氧气,在氧气通入阶段电火花引燃金属,利用金属燃烧产生的化学能进行烧蚀加工,氧气关闭阶段进行常规电火花铣削修整,保证表面加工质量与精度。通过实验研究了极性、脉冲宽度、脉冲间隔、低压电流、氧气压力和供氧间隔等工艺规准对电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工材料蚀除率和电极相对损耗率的影响。结果表明:该加工方式适合采用正极性加工;电极相对损耗率保持较低的水平;进行粗加工时,应适当增加氧气通入时间,以增加材料蚀除率;进行精整加工时,则应减少氧气通入时间,增加电火花放电时间,以提高表面质量与精度。

旋转电加工机床步进电机的控制研究

介绍了基于 PC机的步进电机控制系统 ,通过开环和闭环控制系统的有机结合 ,实现了精密旋转电火花加工机床运动系统的精确自动控制。实验验证 ,该系统控制简单 。

微小型电火花加工装置连续自动送丝的研究

针对电极夹持、更换困难,辅助加工时间长等问题,提出了在微小型电火花加工装置中实现连续自动送丝的方案,采用该方案不仅可提高加工效率,同时可以消除电极重新定位所带来的误差。系统地分析了超声马达定子的驱动原理,推导出了马达的振动方程。进行了电极驱动性能的测试和实验加工,验证了连续自动送丝方案的可行性。