基于arm9的電火花線切割機數(shù)控系統(tǒng)研究

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1、煙臺南山學(xué)院煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)院：計算機與電氣自動化學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣工程09級學(xué)號：200902100238學(xué)生姓名：劉小剛指導(dǎo)教師：胡彩霞煙臺南山學(xué)院教務(wù)處制基于ARM9的電火花線切割機數(shù)控系統(tǒng)研究摘要由于電火花線切割加工技術(shù)具有能適應(yīng)多種硬度與形狀的材料加工，加工精度高的特點，在成形刀具加工、模具制造、精密復(fù)雜零件和高硬度材料的加工等方面有較為廣泛的應(yīng)用，因此電火花線切割機床在我國有十分廣泛的應(yīng)用。在我國，高速走絲電火花線切割技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展技術(shù)已經(jīng)達到比較成熟的水平，但與國外慢走絲電火花線切割技術(shù)相比，無論從加工速度、精度、自動化程度

2、、加工穩(wěn)定性等工藝指標(biāo)上看還是從外觀上看，國內(nèi)的技術(shù)水平明顯低了一個檔次。其主要原因在于國內(nèi)線切割機床的脈沖電源和進給系統(tǒng)的控制水平不高，能否解決這兩方面的難題將直接影響著國內(nèi)線切割機床的發(fā)展前景。本文首先介紹了電火花線切割技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，針對國內(nèi)電火花線切割控制技術(shù)的不足，設(shè)計了全數(shù)字化智能型線切割脈沖電源，并基于ARM9處理器STM32設(shè)計了線切割機床的總體控制系統(tǒng)，用以改善現(xiàn)有線切割機床控制系統(tǒng)的不足。對于文中設(shè)計的智能型脈沖電源控制電路，本文利用Matlab/Simulink軟件進行了電路仿真，為實際電路的搭建提供參考；文中還指出進給系統(tǒng)中用伺服電機代替步

3、進電機的必要性，同樣利用Simulink軟件對伺服電機的控制系統(tǒng)展開了仿真研究，為伺服電機的軟硬件平臺開發(fā)提供參考。另外本文還從軟硬件兩個方面對所設(shè)計的線切割機床總體控制系統(tǒng)進行了比較詳細(xì)的介紹，先是從硬件方面闡述了控制電路板的設(shè)計思路和各模塊電路的原理，又從軟件方面分別闡述了基于ARM9處理器STM32芯片的初始化設(shè)置、各電路模塊的配置流程和實際應(yīng)用。其中重點介紹了PWM脈沖信號的產(chǎn)生過程和脈沖電源電路的調(diào)試結(jié)果，驗證了所設(shè)計的脈沖電源控制系統(tǒng)所能達到預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：電火花線切割，控制系統(tǒng)，脈沖電源，STM32第1章緒論1.1選題背景電火花線切割機屬于電加工范疇，最早于19

4、60年在蘇聯(lián)問世。前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦在研究開關(guān)觸點受火花放電而腐蝕損壞的現(xiàn)象及原因時，發(fā)現(xiàn)電火花產(chǎn)生的瞬時高溫可以使金屬局部熔化、氧化而被腐蝕掉，從而發(fā)明了電火花加工技術(shù)。線切割機適用材料多種多樣，如高強度、高硬度、高韌性、高脆性和磁性材料，還能加工精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。現(xiàn)有的電火花線切割機為了得到更廣泛的發(fā)展，必須設(shè)法降低生產(chǎn)成本，縮短加工時間，提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量及其經(jīng)濟性。本文提出的基于ARM9控制芯片的全新的電火花線切割機控制系統(tǒng)，正好滿足現(xiàn)有的線切割機的改進思想，對提高線切割機的加工效率、質(zhì)量和經(jīng)濟性具有重要意義。1.2國內(nèi)外線切割機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢線切割機自從上世

5、紀(jì)50年代末問世至今，每年都取得快速的發(fā)展，應(yīng)用也越來越廣。如今隨著數(shù)控技術(shù)的日益成熟，線切割機床的發(fā)展迎來了更為廣闊的前景。線切割機在我國及國外的發(fā)展方向有所不同，目前我國研制生產(chǎn)和使用的絕大多數(shù)為快速往復(fù)走絲的電火花線切割機，而國外研制生產(chǎn)和使用的主要為慢速單向走絲的電火花線切割機。兩者相比起來，除了采用的工藝不同外，無論在加工速度、精度、功能、自動化程度、可靠性、穩(wěn)定性和加工工藝指標(biāo)，或者在外觀等方面，前者都低于后者一個檔次。從加工速度上來說，我國的電火花線切割機的最大加工速度一般為250mm2/min，而國外的低速線切割機床最大加工速度為500mm2/min；從尺寸精度

6、及表面粗糙度上來說，我國線切割機床一般為5.0μm（國家標(biāo)準(zhǔn)），Ra0.5~0.8μm；而國外能達到1.0μm，Ra0.05μm。國外的電火花線切割加工技術(shù)已經(jīng)達到比較高的水平，今后預(yù)計必將向高速化、高精度化及高自動化的方面發(fā)展，這也是近年來經(jīng)濟型機床的一個發(fā)展趨勢。而我國的電火花線切割技術(shù)在未來幾年甚至幾十年都將會有大好的發(fā)展機會。伴隨著十二五規(guī)劃我國高端裝備制造業(yè)將迎來發(fā)展的春天，信息化、智能化和綠色環(huán)?；瘜⑹俏覈€切割技術(shù)的發(fā)展方向。1.3本文研究的主要內(nèi)容本文將基于ST（意法半導(dǎo)體）公司的ARM9芯片STM32開發(fā)全新的智能電火花線切割機控制系統(tǒng)，主要包括節(jié)能脈沖電源P

7、WM波形的智能反饋控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和進給控制系統(tǒng)中步進電機等其他硬件電路的設(shè)計。全文主要內(nèi)容分為如下六個章節(jié)：第一章為緒論，總結(jié)敘述了本課題的選題背景，國內(nèi)外線切割機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，點明了本課題的主要研究工作。第二章提出了基于ARM9處理器的線切割控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，特別是闡述了數(shù)字化脈沖電源的設(shè)計和進給系統(tǒng)中控制電機的選擇與論證，并說明了設(shè)計方案要實現(xiàn)的功能和目的。第三章運用Matlab/Simulink軟件對全數(shù)字化脈沖電源的設(shè)計電路和伺服電機的控制系統(tǒng)進行仿真研究，得到控制模型