本文關鍵詞：微細電火花銑削加工伺服控制及電極運動軌跡規(guī)劃研究

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【摘要】：微細電火花銑削加工具有無宏觀作用力、不受材料硬度限制等優(yōu)勢,在精密微細化零件加工中發(fā)揮著不可替代的作用。但加工效率低、加工精度難以控制等問題在一定程度上制約了微細電火花銑削加工技術的發(fā)展和應用。在微細電火花銑削加工中伺服控制和軌跡規(guī)劃直接影響著微細零部件的加工效率和加工精度。因此,研究微細電火花銑削加工的伺服控制方法和軌跡規(guī)劃的影響因素具有重要意義。本文采用MATLAB/Simulink組件對機床的交流伺服控制系統(tǒng)進行了建模與仿真,并采用速度輸出量微分,位移輸入偏差比例-積分的控制算法對系統(tǒng)進行PID校驗,使系統(tǒng)上升時間減小至24.2ms,調節(jié)時間和超調量分別為84.6ms和12.5%。根據(jù)塊電極磨削和分層銑削加工的特點,在塊電極磨削和分層銑削時分別采用勻變速伺服進給和模糊控制的方法對電極運動速度進行調節(jié),并通過試驗實現(xiàn)了加工伺服參數(shù)的優(yōu)化。通過VC++編程將模糊控制器集成到數(shù)控系統(tǒng)中,完善了微細電火花銑削加工數(shù)控系統(tǒng)。研究了放電間隙的測量方法及其影響因素,在此基礎上確定了型腔加工時電極的偏移量。根據(jù)電極形貌和單道槽底面輪廓確定了較優(yōu)的軌跡重疊率,減小了型腔底面的殘余凸起。研究了分層厚度、電極運動速度和單脈沖放電能量對型腔加工軌跡規(guī)劃的影響,得出實際加工深度隨著分層厚度、單脈沖放電能量和電極運動速度的變化而變化,對于特定的單脈沖放電能量和分層厚度,存在理想的電極運動速度使得實際加工深度等于分層厚度。通過上述研究,為型腔加工的軌跡規(guī)劃提供了指導。采用本文提出的伺服方法和盤蛇改進型軌跡進行了型腔加工試驗,加工出邊界尺寸偏差小于1.5μm、深度尺寸偏差小于3μm的凹四棱臺型腔,提高了型腔的加工尺寸精度,進而驗證了完善后的微細電火花伺服控制系統(tǒng)及優(yōu)化后的銑削加工軌跡規(guī)劃方法的可行性。
【關鍵詞】：微細電火花銑削加工 伺服控制方法 軌跡規(guī)劃 加工精度
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題的來源9
• 1.2 課題研究的背景和意義9-10
• 1.3 微細電火花加工伺服控制技術的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 微細電火花加工技術研究現(xiàn)狀12-17
• 1.5 課題主要研究內容17-19
• 第2章 微細電火花銑削加工交流伺服控制系統(tǒng)模型建立及仿真研究19-27
• 2.1 微細電火花銑削加工交流伺服控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立19-22
• 2.1.1 位置環(huán)數(shù)學模型的建立19-21
• 2.1.2 速度環(huán)數(shù)學模型的建立21-22
• 2.1.3 電流環(huán)數(shù)學模型的建立22
• 2.2 數(shù)學模型中各參數(shù)的確定22-23
• 2.3 微細電火花銑削加工交流伺服控制系統(tǒng)MATLAB仿真23-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第3章 微細電火花銑削加工伺服控制研究27-41
• 3.1 放電狀態(tài)的辨識27-28
• 3.2 伺服控制方法28-30
• 3.3 塊電極磨削變速伺服加工30-31
• 3.4 分層銑削電極運動模糊控制器的設計31-34
• 3.4.1 模糊控制器的結構設計32
• 3.4.2 模糊控制規(guī)則的制定32-34
• 3.4.3 觀測模糊推理結果34
• 3.5 系統(tǒng)仿真模型的建立及MATLAB仿真34-36
• 3.6 模糊控制器的實現(xiàn)36-40
• 3.7 本章小結40-41
• 第4章 微細電火花銑削加工軌跡規(guī)劃影響因素研究41-55
• 4.1 影響微細電火花銑削加工軌跡規(guī)劃的因素分析41-42
• 4.2 放電間隙測量及影響因素分析42-46
• 4.2.1 擊穿放電間隙和加工放電間隙的測量方法43
• 4.2.2 擊穿放電間隙的影響因素分析和測量43-45
• 4.2.3 加工放電間隙和極間單脈沖放電能量的關系45-46
• 4.3 軌跡重疊率的測量與分析46-49
• 4.3.1 電極形貌與軌跡重疊率46-48
• 4.3.2 單道槽底面形貌與軌跡重疊率48-49
• 4.4 分層厚度的規(guī)劃與分析49-52
• 4.4.1 變分層厚度對效率和精度的影響49-50
• 4.4.2 分層厚度與單層加工深度關系研究50-52
• 4.5 電極運動速度與單層加工深度關系研究52-53
• 4.6 單脈沖放電能量對理想電極運動速度的影響53
• 4.7 本章小結53-55
• 第5章 微細電火花型腔制備試驗研究55-67
• 5.1 試驗設備及試驗條件55-56
• 5.2 微細電火花型腔制備工藝規(guī)劃56-59
• 5.2.1 試驗方案56
• 5.2.2 分層加工工藝規(guī)劃56-57
• 5.2.3 單層加工面內軌跡規(guī)劃57-58
• 5.2.4 電極損耗補償方法58-59
• 5.3 工藝驗證試驗59-60
• 5.4 微細電火花型腔加工實例60-66
• 5.4.1 型腔的軌跡規(guī)劃60-62
• 5.4.2 加工型腔的電極損耗及補償量62
• 5.4.3 型腔的加工結果62-66
• 5.5 本章小結66-67
• 結論67-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果73-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 郭銳;趙萬生;李論;李志勇;鄭君民;;基于Linux的微細電火花加工數(shù)控系統(tǒng)的研究[J];計算機集成制造系統(tǒng);2007年02期

2 楊洋,王振龍,趙萬生;微細電火花銑削CAD/CAM方法研究[J];機械工程學報;2003年09期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 唐佳靜;主軸高速旋轉下微細電火花銑削加工數(shù)控運動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

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本文編號：1000117