隨著社會(huì)發(fā)展的不斷進(jìn)步,我國的制造業(yè)發(fā)展研究方向也逐漸從基礎(chǔ)的傳統(tǒng)加工方式轉(zhuǎn)變?yōu)樽非蟾呔庵圃旒庸さ难芯?從而實(shí)現(xiàn)中國制造2025的目標(biāo)。由于電火花加工在精密加工中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),現(xiàn)己被廣泛應(yīng)用于航天工業(yè),汽車制造業(yè),醫(yī)療器械等多種領(lǐng)域。通過分析國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,旋轉(zhuǎn)超聲輔助電火花加工間隙內(nèi)由于多場(chǎng)的共同作用導(dǎo)致其加工狀態(tài)難以控制,對(duì)脈沖電源提出了新的要求。因此本文針對(duì)電火花放電加工間隙狀態(tài)的監(jiān)測(cè)進(jìn)行深入研究,提出了不同工況下脈沖電源對(duì)電火花粗加工及精加工工況的自適應(yīng)機(jī)制,并提出自適應(yīng)脈沖電源的總體設(shè)計(jì)方案與樣機(jī)的搭建,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,主要內(nèi)容如下:設(shè)計(jì)以FPGA芯片為主控單元的硬件電路,結(jié)合外圍各功能硬件電路搭建自適應(yīng)脈沖電源實(shí)驗(yàn)樣機(jī),通過FPGA內(nèi)IP核的脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)脈沖的發(fā)生,經(jīng)功率與驅(qū)動(dòng)放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的處理和驅(qū)動(dòng)控制,加載到電極絲與被加工工件兩端,完成脈沖能量的輸出。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集硬件電路及模數(shù)轉(zhuǎn)化硬件電路實(shí)現(xiàn)對(duì)間隙數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。軟件部分通過編程設(shè)計(jì),將采集的極間數(shù)據(jù)經(jīng)SPI通信接口發(fā)送給FPGA內(nèi),經(jīng)門檻監(jiān)測(cè)法和加工間隙檢測(cè)的峰值電壓監(jiān)測(cè)法相結(jié)合進(jìn)行基礎(chǔ)判別,可以高效精準(zhǔn)... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)輔助電火花加工原理圖

第一章緒論4制造水平的飛速發(fā)展，我國各大高校的研究同樣取得了很多不錯(cuò)的成果。自我國自主研制出“自動(dòng)化數(shù)控線切割機(jī)床”以來，國內(nèi)許多著名大學(xué)及研究所的學(xué)者一直致力于高性能脈沖電源的研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)王蔚崛博士[23]基于最小方差的自校正控制算法，構(gòu)建以伺服參考電壓和脈沖間隔為輸入的線性化數(shù)學(xué)模型自適應(yīng)脈沖電源，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)在調(diào)節(jié)伺服參考電壓和脈沖間隔的目的。上海交通大學(xué)裴景玉[24]設(shè)計(jì)了在保證加工精度的前提下，建立了多級(jí)遞階的微細(xì)電火花加工智能控制策略以調(diào)整最佳的加工策略(如圖1-2所示)，實(shí)現(xiàn)了縮短加工時(shí)間的目的。圖1-2多級(jí)階梯智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖西安工業(yè)大學(xué)的李琪[25]基于全控型半導(dǎo)體器件IGBT和IPC開放式數(shù)控控制系統(tǒng)相結(jié)合研發(fā)了新型自適應(yīng)脈沖電源，改進(jìn)伺服數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副之間的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)化。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃瑞寧[26]設(shè)計(jì)模糊控制器以差值變化量為輸入，以占空比和頻率為輸出，其對(duì)放電狀態(tài)的判斷及預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確和具有實(shí)效性，可以提高機(jī)床的加工效率，但不能保證其加工精度和質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的設(shè)定目標(biāo)，并研制了微細(xì)電火花加工脈沖電源樣機(jī)。M.T.Yan[27-28]通過經(jīng)驗(yàn)法以放電率及頻率作為輸入量，以伺服機(jī)床進(jìn)給量和脈沖電源占空比作為輸出量構(gòu)建的模糊控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加工間隙狀態(tài)的優(yōu)化控制，提高了放電狀態(tài)的穩(wěn)定性和加工效率。上海交通大學(xué)蔣毅[29]基于可控RC脈沖電源設(shè)計(jì)脈沖清掃回路，以改善微細(xì)電火花加工中的加工狀態(tài)，避免了在加工過程中的積碳及拉弧現(xiàn)象。設(shè)計(jì)自校正調(diào)節(jié)器，基于間隙加工狀態(tài)和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)間隙平均電壓的實(shí)時(shí)

第一章緒論5調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)電火花加工的伺服智能控制。圖1-3可控RC清掃回路脈沖電源哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用電壓電流雙閉環(huán)控制研制出節(jié)能型電火花加工脈沖電源[30],由于電壓與電流之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)切換較慢，導(dǎo)致該電源輸出的脈沖頻率較低，可廣泛使用于大脈寬的粗加工。圖1-4節(jié)能型電火花加工脈沖電源1.3.2電火花加工電源的國外研究現(xiàn)狀挪威科技大學(xué)KeshengWang[31]采用以脈間寬度，脈沖周期，極間電壓及加工間隙距離為輸入量，以材料蝕除率及加工精度為輸出量的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電火花加工工藝優(yōu)化模型，并與遺傳算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電火花加工參數(shù)的優(yōu)化且提高了加工效率。日本TsutomuKaneko[32-34]等人建立以短路及電弧加工的頻率為輸入量，以調(diào)整加工間隙為輸出量的模糊控制機(jī)制，提高加工效率。美國Kao.C.C和A.J.Shih[35]建立以極間平均電壓與電火花誤差率為輸入，以調(diào)整加工間隙為輸出的壓電陶瓷自適應(yīng)模糊控制器，在對(duì)間隙狀態(tài)的加工狀態(tài)進(jìn)行有效判別后，調(diào)整伺服電機(jī)的進(jìn)給量，以提高加工效率，維持穩(wěn)定的電火花加工狀態(tài)。日本農(nóng)業(yè)科技大學(xué)韓福柱[36-37]等人建立了響應(yīng)頻率較高的電流檢測(cè)電路，縮短了電路檢測(cè)的延遲時(shí)間，F(xiàn)ET1的關(guān)斷時(shí)間可以延長消電離時(shí)間，避免電弧放電，大幅提高了加工效率。

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本文編號(hào)：2953818