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非接触旋转电火花加工数控系统研究

杨峰  
【摘要】:随着微小结构的高硬度材料广泛应用于工业领域,传统加工方式在其加工制造中存在很多问题,微细电火花加工技术由于具有无切削力、能量可控、加工尺寸小、加工精度高等特点,是解决此类加工问题的重要特种加工技术之一。微细电火花加工存在效率偏低等缺点,采用电极旋转的方式可增强间隙内介质的流动性,故提出非接触供电方式实现电极的高转速加工,有效避免火花集中和异常电弧的产生,进而改善加工质量和效率。为实现非接触旋转电火花加工,需研制非接触旋转电火花数控机床,并进行数控系统的软件研发。选择IPC作为上位机处理非实时性任务,Clipper作为下位机处理实时性任务,采用IPC+Clipper开放式数控结构来实现双CPU的全闭环控制。根据微细电火花加工对装备的技术要求,设计出机床的总体方案和结构功能示意图,按照总体方案进行机床的机械硬件和电气系统设计。硬件搭建完成后,解决直线轴的限位和回零问题,使用下位机软件,通过在线指令设置相关参数,而后对PID/前馈算法进行参数调试,获得优良的动态响应特性和稳态特性,完成机床全闭环控制伺服系统的建立。在VC2010软件下使用MFC对话框功能,通过PcommServer函数库与Clipper建立通讯,采用模块化设计方式开发机床数控系统软件HMI(人机交互界面),主界面由指令区、显示区、功能模块区、程序区和信息显示框组成。以铣床加工功能为主要框架,采用多线程编程技术,复合电火花系统,从而实现电火花加工。检测机床相关性能参数,在HMI程序区编写数控程序,进行铣削工艺实验,检验机床的软硬件性能。在主界面的电火花模块中,通过电加工参数设置,检验电火花加工伺服控制效果,不断调试优化,满足要求后进行电火花加工。


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