多微细孔同步电火花加工技术研究
发布时间：2023-01-31 00:51
微细电火花加工技术以其高精度、高表面质量以及无宏观力的特点在尖端工业技术领域有着广阔的应用前景,例如精密机械工程、微型机械、微电子技术、生物医学工程以及航空航天等技术领域。现阶段微细电火花加工机床普遍采用单电极放电加工,对于含有多个微细孔的零件只能逐孔加工,加工效率较低。针对电火花加工效率低这一技术难题,国内外相继提出群电极加工阵列微细孔的技术。该技术采用电火花反拷贝原理,首先用微细单电极加工出微阵列孔,然后用微阵列孔加工出群电极。群电极技术的提出虽然大幅提高了微细孔加工效率,但也存在着技术缺陷:单个电极不能进行独立放电控制,若某个电极短路时集中能量放电将造成该短路电极烧毁;电极无法旋转,不能利用旋转功能促进排屑,孔加工深度有限;群电极制作困难,工艺复杂。针对目前电火花微细加工的研究现状,本文提出一种多微细孔同步电火花复合旋转振动加工系统,致力于提高多微细孔加工质量和加工效率。基于多微细孔同步电火花加工系统的功能需求,自主研制了一台多微细孔同步电火花加工机床。该机床由两大部分组成:机械平台和控制系统,可实现多电极独立微能脉冲放电,各电极加工间隙状态实时检测以及伺服进给调节,同时各电极可...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 微细电火花加工技术
1.2.2 微阵列孔加工技术
1.3 脉冲放电控制技术
1.3.1 独立式脉冲电源
1.3.2 RC式脉冲电源
1.4 间隙状态检测技术
1.4.1 电火花加工过程放电状态划分
1.4.2 常用的几种检测方法分析
1.5 课题主要研究内容和组织结构
第2章 多微细孔同步电火花加工系统总体结构设计
2.1 多微细孔同步电火花加工系统设计目标
2.2 多微细孔同步电火花加工机床总体结构
2.3 机床机械平台设计
2.3.1 Z轴伺服进给机构
2.3.2 振动机构
2.3.3 多电极同步旋转机构
2.4 机床运动控制系统设计
2.4.1 Z轴伺服运动控制
2.4.2 电极旋转与振动控制
2.5 本章小结
第3章 微能脉冲电源硬件电路设计
3.1 微能脉冲电源总体架构
3.2 处理器模块
3.3 放电控制回路模块
3.3.1 脉冲放电工作过程
3.3.2 光耦隔离电路
3.3.3 D触发器翻转电路
3.3.4 电容充电阈值电路
3.3.5 NMOS管驱动电路
3.3.6 微能放电主电路
3.4 间隙状态检测模块
3.5 本章小结
第4章 多微细孔同步电火花加工系统程序设计
4.1 机床手动模式程序设计
4.1.1 按键与指示灯配置
4.1.2 电极位置调整
4.1.3 电机控制程序
4.2 基于Modbus的直流可调电源串口通讯
4.2.1 USART配置程序
4.2.2 Modbus协议
4.3 脉冲放电及多参数闭环控制程序设计
4.3.1 间隙状态检测程序
4.3.2 高能清扫脉冲放电程序
4.4 基于LabVIEW的人机交互界面设计
4.4.1 界面总体方案设计
4.4.2 处理器端通讯程序
4.4.3 PC端LabVIEW程序及界面呈现
4.5 本章小结
第5章 多微细孔同步电火花加工实验
5.1 电火花加工平台与试验条件
5.2 微细脉冲电源试验研究
5.3 微细电火花加工实验与影响因素探究
5.3.1 电火花加工波形
5.3.2 单因素变量控制实验
5.3.3 旋转振动对加工质量的影响
5.3.4 多因素正交实验
5.4 三电极同步加工实验
5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
学位论文评阒及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的手持式空气颗粒含量检测仪设计[J]. 孙军英. 仪表技术. 2019(01)
[2]步进电机驱动技术现状及发展[J]. 沈绍敏,靳璐. 电子技术与软件工程. 2018(16)
[3]电火花加工装备国内外研究现状[J]. 顾琳. 航空制造技术. 2015(16)
[4]微细电火花加工脉冲电源及智能控制器设计[J]. 尚继良,陈强. 机械与电子. 2015(04)
[5]超声振动复合微细电火花加工微小孔试验研究[J]. 朱波,钟晓红,陈济轮,张昆,陈靖,张万刚. 电加工与模具. 2014(03)
[6]基于脉宽调制技术的直流电机式EGR控制软件设计[J]. 杨卫平,胡友耀,雷军,李金广,任浩杰,章明. 拖拉机与农用运输车. 2013(04)
[7]基于CPLD的多功能微细电加工电源的研制[J]. 樊友文,褚旭阳,陆连强,刘刚,洪永强. 电加工与模具. 2013(02)
[8]微细电火花加工可控式RC脉冲电源研究[J]. 黄海清,刘伟,曾令燎,张海平. 电加工与模具. 2013(02)
[9]基于STM32的多电机协同控制系统设计[J]. 李红燕,魏世民,廖启征,郭磊. 机电产品开发与创新. 2012(05)
[10]基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究[J]. 黄瑞宁,刘兵,楼云江. 中国机械工程. 2012(14)
博士论文
[1]集成式微细电火花加工系统及其应用研究[D]. 耿雪松.哈尔滨工业大学 2014
[2]微小孔及阵列孔微细电火花加工的若干基础问题研究[D]. 解宝成.哈尔滨工业大学 2013
[3]微小孔电火花加工过程控制系统的研究[D]. 蒋毅.上海交通大学 2011
[4]微细阵列电极阵列孔的组合电加工关键技术研究[D]. 曾伟梁.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]多电极旋转振动独立放电微细加工装置研究[D]. 赵阳周.山东大学 2018
[2]基于STM32单片机的气体分析仪设计[D]. 蔡莉媛.西安工业大学 2016
[3]SiCp/Al电火花微小孔加工的放电状态检测及控制技术研究[D]. 兰起洪.哈尔滨工业大学 2015
[4]区域辐射剂量监测系统的研制[D]. 陈颖.中国地质大学(北京) 2012
[5]压电自适应微细电火花加工工艺研究[D]. 包广华.山东大学 2011
[6]微喷阵列孔电火花加工多模式脉冲电源系统的研究[D]. 李含林.哈尔滨工业大学 2009
[7]磁场电火花复合小孔加工机理及仿真实验研究[D]. 叶明国.太原理工大学 2009
[8]DK7140电火花成型机床结构优化及其智能控制系统的研究[D]. 申燕.山东理工大学 2009
[9]复合型微细电火花加工装置及工艺的研究[D]. 易茂斌.天津大学 2008
[10]阵列轴孔的微细超声电火花复合加工技术研究[D]. 董德生.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3733581
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 微细电火花加工技术
1.2.2 微阵列孔加工技术
1.3 脉冲放电控制技术
1.3.1 独立式脉冲电源
1.3.2 RC式脉冲电源
1.4 间隙状态检测技术
1.4.1 电火花加工过程放电状态划分
1.4.2 常用的几种检测方法分析
1.5 课题主要研究内容和组织结构
第2章 多微细孔同步电火花加工系统总体结构设计
2.1 多微细孔同步电火花加工系统设计目标
2.2 多微细孔同步电火花加工机床总体结构
2.3 机床机械平台设计
2.3.1 Z轴伺服进给机构
2.3.2 振动机构
2.3.3 多电极同步旋转机构
2.4 机床运动控制系统设计
2.4.1 Z轴伺服运动控制
2.4.2 电极旋转与振动控制
2.5 本章小结
第3章 微能脉冲电源硬件电路设计
3.1 微能脉冲电源总体架构
3.2 处理器模块
3.3 放电控制回路模块
3.3.1 脉冲放电工作过程
3.3.2 光耦隔离电路
3.3.3 D触发器翻转电路
3.3.4 电容充电阈值电路
3.3.5 NMOS管驱动电路
3.3.6 微能放电主电路
3.4 间隙状态检测模块
3.5 本章小结
第4章 多微细孔同步电火花加工系统程序设计
4.1 机床手动模式程序设计
4.1.1 按键与指示灯配置
4.1.2 电极位置调整
4.1.3 电机控制程序
4.2 基于Modbus的直流可调电源串口通讯
4.2.1 USART配置程序
4.2.2 Modbus协议
4.3 脉冲放电及多参数闭环控制程序设计
4.3.1 间隙状态检测程序
4.3.2 高能清扫脉冲放电程序
4.4 基于LabVIEW的人机交互界面设计
4.4.1 界面总体方案设计
4.4.2 处理器端通讯程序
4.4.3 PC端LabVIEW程序及界面呈现
4.5 本章小结
第5章 多微细孔同步电火花加工实验
5.1 电火花加工平台与试验条件
5.2 微细脉冲电源试验研究
5.3 微细电火花加工实验与影响因素探究
5.3.1 电火花加工波形
5.3.2 单因素变量控制实验
5.3.3 旋转振动对加工质量的影响
5.3.4 多因素正交实验
5.4 三电极同步加工实验
5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
学位论文评阒及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的手持式空气颗粒含量检测仪设计[J]. 孙军英. 仪表技术. 2019(01)
[2]步进电机驱动技术现状及发展[J]. 沈绍敏,靳璐. 电子技术与软件工程. 2018(16)
[3]电火花加工装备国内外研究现状[J]. 顾琳. 航空制造技术. 2015(16)
[4]微细电火花加工脉冲电源及智能控制器设计[J]. 尚继良,陈强. 机械与电子. 2015(04)
[5]超声振动复合微细电火花加工微小孔试验研究[J]. 朱波,钟晓红,陈济轮,张昆,陈靖,张万刚. 电加工与模具. 2014(03)
[6]基于脉宽调制技术的直流电机式EGR控制软件设计[J]. 杨卫平,胡友耀,雷军,李金广,任浩杰,章明. 拖拉机与农用运输车. 2013(04)
[7]基于CPLD的多功能微细电加工电源的研制[J]. 樊友文,褚旭阳,陆连强,刘刚,洪永强. 电加工与模具. 2013(02)
[8]微细电火花加工可控式RC脉冲电源研究[J]. 黄海清,刘伟,曾令燎,张海平. 电加工与模具. 2013(02)
[9]基于STM32的多电机协同控制系统设计[J]. 李红燕,魏世民,廖启征,郭磊. 机电产品开发与创新. 2012(05)
[10]基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究[J]. 黄瑞宁,刘兵,楼云江. 中国机械工程. 2012(14)
博士论文
[1]集成式微细电火花加工系统及其应用研究[D]. 耿雪松.哈尔滨工业大学 2014
[2]微小孔及阵列孔微细电火花加工的若干基础问题研究[D]. 解宝成.哈尔滨工业大学 2013
[3]微小孔电火花加工过程控制系统的研究[D]. 蒋毅.上海交通大学 2011
[4]微细阵列电极阵列孔的组合电加工关键技术研究[D]. 曾伟梁.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]多电极旋转振动独立放电微细加工装置研究[D]. 赵阳周.山东大学 2018
[2]基于STM32单片机的气体分析仪设计[D]. 蔡莉媛.西安工业大学 2016
[3]SiCp/Al电火花微小孔加工的放电状态检测及控制技术研究[D]. 兰起洪.哈尔滨工业大学 2015
[4]区域辐射剂量监测系统的研制[D]. 陈颖.中国地质大学(北京) 2012
[5]压电自适应微细电火花加工工艺研究[D]. 包广华.山东大学 2011
[6]微喷阵列孔电火花加工多模式脉冲电源系统的研究[D]. 李含林.哈尔滨工业大学 2009
[7]磁场电火花复合小孔加工机理及仿真实验研究[D]. 叶明国.太原理工大学 2009
[8]DK7140电火花成型机床结构优化及其智能控制系统的研究[D]. 申燕.山东理工大学 2009
[9]复合型微细电火花加工装置及工艺的研究[D]. 易茂斌.天津大学 2008
[10]阵列轴孔的微细超声电火花复合加工技术研究[D]. 董德生.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3733581
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