基于直线电机驱动的电解加工振动进给装置研发

发布时间：2017-07-26 05:10

  本文关键词：基于直线电机驱动的电解加工振动进给装置研发

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【摘要】：电解加工是一种特种加工方法,它通过金属在电解液中发生电化学阳极溶解将工件加工成形,具有使用材料范围广、加工率高、表面质量好、无切削力、工具阴极无损耗等优点,可用于加工薄壁、易变性等零件加工。但目前对于电解加工也存在一些需要解决的问题,例如在小加工间隙时电解液更新和产物排出困难,加工精度低,限制了其在工业生产中的推广应用。本文结合小间隙电解加工中存在的不足,利用振动进给可以改善加工间隙的条件,来提高加工精度与稳定性。为此提出了一种利用直线电机构建电解加工振动进给系统的方法,对该振动进给电解加工装置结构进行研究,对其性能进行了分析,研发了一套振动进给电解加工装置,最后通过加工试验对振动进给装置的应用效果进行了验证。主要研究内容如下：首先,在电解加工的基本理论上,对电解加工的成形精度和稳定性的影响因素进行分析,讨论了振动进给加工方式对加工过程的影响,分析了振动进给实现原理及其对加工间隙内部电解产物排除及电解液更新的影响。其次,采用直线电机作为直接驱动的驱动部件,进行了振动系统的结构设计,介绍了振动系统结构设计和主要零部件的计算选择过程；对所设计的振动系统进行了性能测试,获得较好的振动性能；利用调试后的装置完成不同参数的振动运动。最后,进行振动进给电解加工工艺试验,研究振动幅值和频率对加工精度和稳定性影响的规律。实际测试结果表明,该振动装置振动频率、定位精度、推力等主要指标达到了预计的设计要求；它在微尺度群缝零件加工中的应用表明,采用该振动装置可以在电解加工中实现振动进给,其工作参数(振幅、频率)可以自由调节,有助于改善了电解加工中微小间隙内的流场状态,促进加工区域电解液的更新和产物的排除,提高了零件的加工精度。
【关键词】：电解加工 振动进给 加工精度 加工稳定性
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 课题研究背景及研究意义16-17
• 1.2 电解加工技术与特点17-19
• 1.2.1 电解加工技术17-18
• 1.2.2 电解加工的特点18-19
• 1.3 振动进给电解加工19-22
• 1.3.1 振动进给对产物排除的影响分析19-20
• 1.3.2 振动进给对电解加工过程的影响分析20-22
• 1.4 电解加工振动进给系统发展现状22-23
• 1.4.1 机械式实现方式22
• 1.4.2 液压式实现方式22-23
• 1.4.3 压电陶瓷式实现方式23
• 1.4.4 电磁式实现方式23
• 1.5 课题主要研究内容23-24
• 1.6 本章小结24-26
• 2 振动进给装置总体方案设计26-34
• 2.1 振动系统的总体方案26-28
• 2.1.1 设计的基本要求26-27
• 2.1.2 振动进给系统组成27-28
• 2.2 振动电机设计28-30
• 2.2.1 结构类型28
• 2.2.2 音圈电机的工作原理28-29
• 2.2.3 音圈电机的结构设计29-30
• 2.3 振动装置的反馈30-31
• 2.3.1 反馈基本要求30-31
• 2.3.2 反馈元件选择31
• 2.4 其他主要零部件选择31-32
• 2.4.1 运动导向部件选择31-32
• 2.4.2 重力平衡部件选择32
• 2.5 振动装置结构设计32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 振动进给装置控制系统设计34-44
• 3.1 控制系统硬件组成34-35
• 3.2 直线电机控制及驱动35-38
• 3.2.1 直线电机输出力矩控制36
• 3.2.2 直线电机速度控制36-38
• 3.2.3 位置与速度环控制38
• 3.3 电源与振动之间的协同控制方法38-40
• 3.4 接口设计40-42
• 3.4.1 驱动器与外围接口40-41
• 3.4.2 反馈装置接口41-42
• 3.5 电气控制系统设计42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 振动进给系统的控制软件开发44-56
• 4.1 控制软件设计44-49
• 4.1.1 电解集成控制软件介绍44-45
• 4.1.2 振动参数设置与调试模块设计45-46
• 4.1.3 串行通讯模块设计46-49
• 4.2 控制系统软件调试49-52
• 4.2.1 电流环调试49
• 4.2.2 速度环调试49-51
• 4.2.3 位置环或双环调节51-52
• 4.3 应用程序设计52-55
• 4.3.1 控制命令集52-54
• 4.3.2 应用程序编制54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 振动进给系统性能测试与应用56-68
• 5.1 振动进给装置与调试56-63
• 5.1.1 振动进给装置56-57
• 5.1.2 振动装置调试57-61
• 5.1.3 运动精度测试61-63
• 5.2 振动进给系统应用63-67
• 5.2.1 振动进给电解加工试验63-64
• 5.2.2 振动进给试验结果分析64-65
• 5.2.3 振动幅值试验65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 作者简介及读研期间主要科研成果76

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