微细电火花分层沉积关键技术及装备研究

发布时间：2017-07-30 07:21

  本文关键词：微细电火花分层沉积关键技术及装备研究

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【摘要】：随着机械行业的迅速发展,微机械加工技术成为机械行业研究的重点方向,微机械加工技术在航空航天等领域得到了广泛的应用。微细电火花沉积技术作为一种新兴发展起来的微机械加工技术,以其独特的优势被越来越多的国内外专家学者所研究。研究适应于特定功能要求的放电沉积新工艺及装置,提高微细电火花放电沉积技术本身的极限制造能力,实现微尺度金属结构的增材制造新方法,将成为该技术的发展趋势。本文分析了微细电火花沉积技术的实现条件以及其对加工装备的要求,自主设计研发了一台基于“PC+运动控制卡”的微细电火花沉积专用装备。对装备的硬件系统进行了搭建,硬件系统包括上位机、PMAC运动控制卡、伺服电机及驱动器、运动控制平台、精密主轴、工作台等;并且对关键部件之间的工作通讯方式进行了设定,对伺服控制系统的PID进行了调整。对本系统的软件结构进行了模块化设计,在Windows操作系统平台条件下,基于VB语言开发了人机交互界面,实现了软件结构各模块的功能。通过上位机实时控制下位机,实现软件辅助控制系统沉积加工的功能。针对沉积加工的特点,开发了脉冲电源、确定了放电状态检测方法,研究了针对分层沉积加工的策略,建立了加工控制模型,并且编写了伺服控制程序。本文在大量沉积实验的基础上,研究了工艺参数对放电沉积加工的影响,总结出了工艺规律,进行了微细电火花单脉冲沉积以及不同轨迹下的分层扫描沉积实验,对沉积层形貌进行了分析;结果表明,本系统具备了进行微细电火花沉积加工的能力。
【关键词】：微细电火花 分层沉积加工 加工装备 硬件系统 软件系统
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.2.1 微细电火花去除技术的发展13-16
• 1.2.2 微细电火花沉积技术的发展16-18
• 1.2.3 电火花加工装备的发展及现状18-21
• 1.3 课题的来源与研究意义21-22
• 1.3.1 课题的来源21
• 1.3.2 课题的研究意义21-22
• 1.4 课题的研究内容22-24
• 第2章 微细电火花沉积装备运动系统硬件设计24-46
• 2.1 微细电火花沉积加工原理及实现条件24-27
• 2.1.1 加工介质的确定25-26
• 2.1.2 加工极性的选择26
• 2.1.3 正负极间能量分配26-27
• 2.2 微细电火花沉积系统应该具有的功能27
• 2.3 采用“PC+运动控制卡”的控制方案27-28
• 2.4 PMAC可编程运动控制卡28-29
• 2.5 微细电火花沉积运动系统硬件构成29-33
• 2.5.1 PMAC运动控制卡主板卡30-31
• 2.5.2 PMAC运动控制卡轴扩展卡31
• 2.5.3 伺服电机31-32
• 2.5.4 电机驱动器32-33
• 2.5.5 三轴精密运动平台本体33
• 2.6 微细电火花沉积运动系统硬件总装33-40
• 2.6.1 PMAC运动控制卡与上位机的连接33-34
• 2.6.2 PMAC运动控制卡与系统连接34-35
• 2.6.3 Z轴失电保护的实现35-36
• 2.6.4 正负限位与回零信号的连接36-37
• 2.6.5 电机驱动器的连接37-39
• 2.6.6 运动系统总装及实物图39-40
• 2.7 运动系统的PID整定40-44
• 2.7.1 PID控制器的原理及其算法40
• 2.7.2 整定PID的具体方法40-44
• 2.8 本章小结44-46
• 第3章 微细电火花沉积装备软件设计46-64
• 3.1 系统的软件结构特点46-47
• 3.2 软件系统平台以及开发环境的选择47-48
• 3.3 软件总体结构及人机交互界面48-50
• 3.4 PMAC运动控制卡与上位机通讯50-51
• 3.5 人机交互界面各部分功能实现51-62
• 3.5.1 实时信息显示模块51-53
• 3.5.2 手动控制模块53-56
• 3.5.3 程序管理模块56-59
• 3.5.4 参数设置模块59-60
• 3.5.5 低压接触感知模块60-62
• 3.6 本章小结62-64
• 第4章 微细电火花沉积加工关键策略实现64-74
• 4.1 脉冲电源64-65
• 4.2 放电间隙状态检测方法65
• 4.3 微细电火花沉积策略的研究65-73
• 4.3.1 单点轨迹叠加沉积策略66-69
• 4.3.2 连续轨迹沉积控制策略69-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第5章 微细电火花沉积加工实验74-86
• 5.1 实验的准备与建立74-76
• 5.2 微细电火花放电沉积影响因素76-79
• 5.2.1 主轴伺服进给速度对过冲量的影响77-78
• 5.2.2 开路间隙电压对过冲量的影响78
• 5.2.3 脉冲电源电容值对过冲量的影响78-79
• 5.3 单脉冲沉积加工实验79-80
• 5.4 轨迹分层沉积加工实验80-85
• 5.4.1 直线轨迹分层沉积加工81
• 5.4.2 夹角60度轨迹分层沉积加工81-82
• 5.4.3 夹角150度轨迹分层沉积加工82-83
• 5.4.4 夹角90度轨迹分层沉积加工83-84
• 5.4.5 正方形轨迹分层沉积加工84
• 5.4.6 QDTECH字母轨迹分层沉积84-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第6章 总结与展望86-88
• 参考文献88-94
• 攻读硕士期间发表的学术论文及科研成果94-95
• 致谢95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 金柏冬;王振龙;彭子龙;魏振文;赵万生;;电火花沉积加工微细结构的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年S1期

2 王振龙,赵万生;微细电火花加工中电极材料的蚀除机理研究[J];机械科学与技术;2002年01期

3 石宏,蔡光起,史家顺;开放式数控系统的现状与发展[J];机械制造;2005年06期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 彭子龙;微细电火花沉积与去除可逆加工关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 金柏冬;气中微细电火花沉积关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 董颖怀;一种微型涡轮发动机的关键结构及其制造技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

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本文编号：593041