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微细电火花加工控制系统的研制

张强  
【摘要】: 微机电系统被公认为是21世纪的重点发展学科之一,其发展与需求对现代制造技术提出了新的挑战,微细加工技术越来越多地引起各国科研工作者的重视。微细电火花加工技术具有可控性好、加工单位小、可实施三维加工等特点,在微细轴、孔及微三维结构加工中表现出了很好的发展前景,已经发展成为微细加工技术的一个重要分支。 本设计采用开放式体系结构,以可编程多轴运动控制卡(PMAC)作为微细电火花加工控制系统的核心。PMAC是当今世界上最先进的、功能最强大的基于PC的开放式运动控制器之一,通过运行PLC程序和运动程序,执行既定的控制策略,完成电火花间隙状态的持续监测和执行机构的伺服控制。本设计的执行机构采用步进电机与压电陶瓷的宏/微组合式驱动,在满足大行程的前提下,具有步距小,响应频率高等特点,能够很好的满足微细电火花加工中间隙频繁调整的特点。 本设计在参考以往驱动电源的基础上,进行了压电陶瓷驱动电源的研制,该电源采用直流放大式驱动原理,采用电压放大器加功率放大器的模式,具有良好的动态响应特性,能很好的满足微细电火花加工间隙伺服控制的要求。 针对微细电火花加工中脉冲宽度窄、频率高等特点,采用间隙平均电压法进行间隙状态的检测,采用统计的方法对间隙状态进行识别和判定。根据宏/微组合式驱动机构以及微细电火花加工的特点,在满足常用功能的前提下,本设计进行了振动式控制策略的设计。通过振动式进给,可以充分利用压电陶瓷的快速响应特性,有利于间隙状态的改善和加工的稳定进行。同时,本设计采用块电极磨削的方法进行了微细电极的在线制作以及微细孔加工实验。


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