隨著社會發(fā)展的不斷進步,我國的制造業(yè)發(fā)展研究方向也逐漸從基礎的傳統(tǒng)加工方式轉變?yōu)樽非蟾呔庵圃旒庸さ难芯?從而實現(xiàn)中國制造2025的目標。由于電火花加工在精密加工中的獨特優(yōu)勢,現(xiàn)己被廣泛應用于航天工業(yè),汽車制造業(yè),醫(yī)療器械等多種領域。通過分析國內外的研究現(xiàn)狀,旋轉超聲輔助電火花加工間隙內由于多場的共同作用導致其加工狀態(tài)難以控制,對脈沖電源提出了新的要求。因此本文針對電火花放電加工間隙狀態(tài)的監(jiān)測進行深入研究,提出了不同工況下脈沖電源對電火花粗加工及精加工工況的自適應機制,并提出自適應脈沖電源的總體設計方案與樣機的搭建,進行實驗研究,主要內容如下:設計以FPGA芯片為主控單元的硬件電路,結合外圍各功能硬件電路搭建自適應脈沖電源實驗樣機,通過FPGA內IP核的脈沖發(fā)生器實現(xiàn)脈沖的發(fā)生,經(jīng)功率與驅動放大電路實現(xiàn)對脈沖信號的處理和驅動控制,加載到電極絲與被加工工件兩端,完成脈沖能量的輸出。設計數(shù)據(jù)采集硬件電路及模數(shù)轉化硬件電路實現(xiàn)對間隙數(shù)據(jù)的準確采集。軟件部分通過編程設計,將采集的極間數(shù)據(jù)經(jīng)SPI通信接口發(fā)送給FPGA內,經(jīng)門檻監(jiān)測法和加工間隙檢測的峰值電壓監(jiān)測法相結合進行基礎判別,可以高效精準... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉超聲振動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的成果。自我國自主研制出“自動化數(shù)控線切割機床”以來，國內許多著名大學及研究所的學者一直致力于高性能脈沖電源的研究。哈爾濱工業(yè)大學王蔚崛博士[23]基于最小方差的自校正控制算法，構建以伺服參考電壓和脈沖間隔為輸入的線性化數(shù)學模型自適應脈沖電源，實現(xiàn)了現(xiàn)在調節(jié)伺服參考電壓和脈沖間隔的目的。上海交通大學裴景玉[24]設計了在保證加工精度的前提下，建立了多級遞階的微細電火花加工智能控制策略以調整最佳的加工策略(如圖1-2所示)，實現(xiàn)了縮短加工時間的目的。圖1-2多級階梯智能控制系統(tǒng)結構圖西安工業(yè)大學的李琪[25]基于全控型半導體器件IGBT和IPC開放式數(shù)控控制系統(tǒng)相結合研發(fā)了新型自適應脈沖電源，改進伺服數(shù)控系統(tǒng)運動副之間的運動來實現(xiàn)自適應化。哈爾濱工業(yè)大學的黃瑞寧[26]設計模糊控制器以差值變化量為輸入，以占空比和頻率為輸出，其對放電狀態(tài)的判斷及預測較為準確和具有實效性，可以提高機床的加工效率，但不能保證其加工精度和質量達到預期的設定目標，并研制了微細電火花加工脈沖電源樣機。M.T.Yan[27-28]通過經(jīng)驗法以放電率及頻率作為輸入量，以伺服機床進給量和脈沖電源占空比作為輸出量構建的模糊控制器，實現(xiàn)了對加工間隙狀態(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。上海交通大學蔣毅[29]基于可控RC脈沖電源設計脈沖清掃回路，以改善微細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。設計自校正調節(jié)器，基于間隙加工狀態(tài)和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡相結合，實現(xiàn)對間隙平均電壓的實時

第一章緒論5調整，實現(xiàn)對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態(tài)響應切換較慢，導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)絡電火花加工工藝優(yōu)化模型，并與遺傳算法相結合，實現(xiàn)對電火花加工參數(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，以調整加工間隙為輸出量的模糊控制機制，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，以調整加工間隙為輸出的壓電陶瓷自適應模糊控制器，在對間隙狀態(tài)的加工狀態(tài)進行有效判別后，調整伺服電機的進給量，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)科技大學韓福柱[36-37]等人建立了響應頻率較高的電流檢測電路，縮短了電路檢測的延遲時間，F(xiàn)ET1的關斷時間可以延長消電離時間，避免電弧放電，大幅提高了加工效率。

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本文編號：2953818