微细电火花铣削加工伺服控制及电极运动轨迹规划研究

发布时间：2017-10-09 12:10

  本文关键词：微细电火花铣削加工伺服控制及电极运动轨迹规划研究

  更多相关文章： 微细电火花铣削加工 伺服控制方法 轨迹规划 加工精度

【摘要】：微细电火花铣削加工具有无宏观作用力、不受材料硬度限制等优势,在精密微细化零件加工中发挥着不可替代的作用。但加工效率低、加工精度难以控制等问题在一定程度上制约了微细电火花铣削加工技术的发展和应用。在微细电火花铣削加工中伺服控制和轨迹规划直接影响着微细零部件的加工效率和加工精度。因此,研究微细电火花铣削加工的伺服控制方法和轨迹规划的影响因素具有重要意义。本文采用MATLAB/Simulink组件对机床的交流伺服控制系统进行了建模与仿真,并采用速度输出量微分,位移输入偏差比例-积分的控制算法对系统进行PID校验,使系统上升时间减小至24.2ms,调节时间和超调量分别为84.6ms和12.5%。根据块电极磨削和分层铣削加工的特点,在块电极磨削和分层铣削时分别采用匀变速伺服进给和模糊控制的方法对电极运动速度进行调节,并通过试验实现了加工伺服参数的优化。通过VC++编程将模糊控制器集成到数控系统中,完善了微细电火花铣削加工数控系统。研究了放电间隙的测量方法及其影响因素,在此基础上确定了型腔加工时电极的偏移量。根据电极形貌和单道槽底面轮廓确定了较优的轨迹重叠率,减小了型腔底面的残余凸起。研究了分层厚度、电极运动速度和单脉冲放电能量对型腔加工轨迹规划的影响,得出实际加工深度随着分层厚度、单脉冲放电能量和电极运动速度的变化而变化,对于特定的单脉冲放电能量和分层厚度,存在理想的电极运动速度使得实际加工深度等于分层厚度。通过上述研究,为型腔加工的轨迹规划提供了指导。采用本文提出的伺服方法和盘蛇改进型轨迹进行了型腔加工试验,加工出边界尺寸偏差小于1.5μm、深度尺寸偏差小于3μm的凹四棱台型腔,提高了型腔的加工尺寸精度,进而验证了完善后的微细电火花伺服控制系统及优化后的铣削加工轨迹规划方法的可行性。
【关键词】：微细电火花铣削加工 伺服控制方法 轨迹规划 加工精度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题的来源9
• 1.2 课题研究的背景和意义9-10
• 1.3 微细电火花加工伺服控制技术的研究现状10-12
• 1.4 微细电火花加工技术研究现状12-17
• 1.5 课题主要研究内容17-19
• 第2章 微细电火花铣削加工交流伺服控制系统模型建立及仿真研究19-27
• 2.1 微细电火花铣削加工交流伺服控制系统数学模型的建立19-22
• 2.1.1 位置环数学模型的建立19-21
• 2.1.2 速度环数学模型的建立21-22
• 2.1.3 电流环数学模型的建立22
• 2.2 数学模型中各参数的确定22-23
• 2.3 微细电火花铣削加工交流伺服控制系统MATLAB仿真23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 微细电火花铣削加工伺服控制研究27-41
• 3.1 放电状态的辨识27-28
• 3.2 伺服控制方法28-30
• 3.3 块电极磨削变速伺服加工30-31
• 3.4 分层铣削电极运动模糊控制器的设计31-34
• 3.4.1 模糊控制器的结构设计32
• 3.4.2 模糊控制规则的制定32-34
• 3.4.3 观测模糊推理结果34
• 3.5 系统仿真模型的建立及MATLAB仿真34-36
• 3.6 模糊控制器的实现36-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第4章 微细电火花铣削加工轨迹规划影响因素研究41-55
• 4.1 影响微细电火花铣削加工轨迹规划的因素分析41-42
• 4.2 放电间隙测量及影响因素分析42-46
• 4.2.1 击穿放电间隙和加工放电间隙的测量方法43
• 4.2.2 击穿放电间隙的影响因素分析和测量43-45
• 4.2.3 加工放电间隙和极间单脉冲放电能量的关系45-46
• 4.3 轨迹重叠率的测量与分析46-49
• 4.3.1 电极形貌与轨迹重叠率46-48
• 4.3.2 单道槽底面形貌与轨迹重叠率48-49
• 4.4 分层厚度的规划与分析49-52
• 4.4.1 变分层厚度对效率和精度的影响49-50
• 4.4.2 分层厚度与单层加工深度关系研究50-52
• 4.5 电极运动速度与单层加工深度关系研究52-53
• 4.6 单脉冲放电能量对理想电极运动速度的影响53
• 4.7 本章小结53-55
• 第5章 微细电火花型腔制备试验研究55-67
• 5.1 试验设备及试验条件55-56
• 5.2 微细电火花型腔制备工艺规划56-59
• 5.2.1 试验方案56
• 5.2.2 分层加工工艺规划56-57
• 5.2.3 单层加工面内轨迹规划57-58
• 5.2.4 电极损耗补偿方法58-59
• 5.3 工艺验证试验59-60
• 5.4 微细电火花型腔加工实例60-66
• 5.4.1 型腔的轨迹规划60-62
• 5.4.2 加工型腔的电极损耗及补偿量62
• 5.4.3 型腔的加工结果62-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郭锐;赵万生;李论;李志勇;郑君民;;基于Linux的微细电火花加工数控系统的研究[J];计算机集成制造系统;2007年02期

2 杨洋,王振龙,赵万生;微细电火花铣削CAD/CAM方法研究[J];机械工程学报;2003年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 唐佳静;主轴高速旋转下微细电火花铣削加工数控运动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

，

本文编号：1000117