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1、摘要采用電火花加工技術和計算機控制技術，對成型修整的方法進行了研究.利用高純石墨作磨輪電極材料，并將其預加工成型；通過計算機系統(tǒng)控制磨輪電極與工件間的相對運動及火花放電的參數，完成對金剛石砂輪的成型修整加工；利用預成型的樣板刀對金剛石砂輪進行實時修整與補償，可以極大的減少電極損耗對修整精度和表面粗糙帶來的不利影響.該技術和方法較好地解決了傳統(tǒng)方法難以加工的高硬度、易碎和易變型等零件的成型修整問題.本文首先根據電火花成型修整機的原理，對各回轉軸的驅動方案進行了研究，并通過轉速檢測實驗的驗證，確定了選用步進電機作為各回轉軸的驅
2、動元件并采用細分驅動技術驅動：同時結合對實際加工中成形運動控制的分析，提出了采用3B代碼編程,利用逐點比較法插補原理的成形運動控制技術。在此基礎上，采用上位Pc機加下位單片機控制模塊的主從式兩繳控制結構，設計了冋轉式電火花展成加工的控制系統(tǒng)。為了有效地實現(xiàn)對電火花成型修整機的伺服控制，通過對電火花成型修整機的伺服特點及伺服策略的研究，提出了采用時間累積法對放電間隙狀態(tài)進行檢測，并設計了放電間隙狀態(tài)檢測電路。在此基礎上，采用控制周期總體間隙狀況和局部短路的伺服控制策略，建立了基于模糊控制技術的電火花成型修整機伺服進給控制系統(tǒng)
3、。此外，為了使控制系統(tǒng)能有效地工作，采用模塊化的設計方法，分別進行了上位PC機和下位機軟件(即單片機控制程序)的設計；并按符合RS232標準的串行異步通訊，制定了上位Pc機與下位機之間通訊的通訊協(xié)議。其中上位Pc機軟件采用VisualBasic6.0設計，而下位機軟件則采用匯編語言設計。最后，采用木文研制的電火花成型修整機裝置和控制系統(tǒng)，進行了控制系統(tǒng)的性能實驗研究和典型零件的加工實驗研究。研究結果表明，本文設計的電控柜控制系統(tǒng)能精確有效地實現(xiàn)對電火花成型修整機加工過程的控制，而且具有較強的通用性。關鍵詞：電火花加工，回轉
4、，展成加工，伺服控制，模糊控制第一章緒論電火花加工技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢電火花加工(ElectricalDischargeMachining,簡爾EDM)是利用在液體工作介質中，工具電極與工件電極間的脈沖性火花放電產生的局部高溫對工件進行蝕除加工.它的特點是加工過程中無明顯的切削力，加工效率高，成本低，特別適用于對高硬度、易碎零件和易變形零件的加工，例如硬質合金零件、薄殼類易變形零件、紫銅和純鋁這類較軟的易變形零件等.成型磨削是利用旋轉的成型磨輪對工件進行磨削加工的方法，當前一般使用成型砂輪或成型金剛石輪進行成型模削加工，這
5、種方法需耍用金剛石修正刀具將砂輪修整成所需要的形狀，或用樹脂膠粘接、電鍍等方法制作成型金剛石磨輪，其特點是加工精度高，表面質量好,但成型磨輪的制作難度大、周期長、加工成本高，對于高硬度、易碎易變形型零件的成型加工比較困難。自20世紀40年代前蘇聯(lián)學者拉扎連科夫婦開創(chuàng)了利用電腐蝕原理去除金屬材料的電火花加工時代以來“3,歷經半個多世紀的發(fā)展，電火花加工己成為先進制造技術領域不可缺少的重要組成部分。尤其是進人20世紀90年代后，隨著控制技術、航空和航天技術、材料科學技術等高新技術的發(fā)展，電火花加工技術也朝著更深層次、更高水平的
6、方向發(fā)展。雖然一些傳統(tǒng)加工技術通過自身的不斷更新發(fā)展以及與其它相關技術的融合，在一些難加工材料加工領域有所突破，但這些技術的應用沒有也不可能完全取代電火花加工技術在難加工材料、復雜型面、模具等加工領域中的地位。相反，電火花加工技術通過借鑒其它加工技術的發(fā)展經驗，正不斷向微細化、高效化、精密化、自動化、智能化等方向發(fā)展”3。放電產物的產生與排除之間的矛盾始終是影響電火花加工控制過程穩(wěn)定性的主要因素，采用模糊神經網絡控制、自適應抬刀、強迫排屑等技術和工藝措施可以顯著改善加工過程的穩(wěn)定性。利用計算機控制技術和電火花加工技術相結合
7、形成的電火花數控成型修整技術，既具有電火花加工的優(yōu)點，又有成型修整的優(yōu)點，可以較好地解決成型修整，特別是常規(guī)加工方法難以進行加工的高硬度、易變形材料的成型修整問題。第二章成形運動控制及控制系統(tǒng)的結構設計在電火花成型修整機加工中，其控制系統(tǒng)必須具備以下功能：修整運動控制、放電狀態(tài)檢測、加工時的主要狀態(tài)參數顯示以及為使操作更加靈活方便的其它一些輔助功能，為此，本章在研究電火花成型修整機加工修整運動控制技術的基礎上，進行了電火花成型修整機電控柜控制系統(tǒng)的結構設計。2.1回轉軸驅動方案的研究由電火花成型修整機修整加工原理可知，在電
8、火花成型修整機展成加工中，必須嚴格保證工具電極和工件電極的角相位對應關系，即?F+0io=mJ+020+（2.i）式中："i工具電極的實際角速度“2—一工件電極的實際角速度T一一工具電極與工件電極回轉時的同步周期010—一工具電極的初始角相位020一一工件電極的初始角相位k——整數又在冋轉式電火花展成加
