双头叶片电解加工机床控制系统开发

发布时间：2020-09-18 19:49

　　电解加工机床是电解加工的必备条件之一,目前我国的电解加工设备控制系统存在系统可靠性差、控制集成度不高、机床操作不方便等不足。本课题针对航空发动机叶片电解成型加工,研究开发了一套基于西门子840Dsl系统的新型双头叶片电解加工机床集成控制系统。首先,根据叶片电解加工机床的工作要求对机床的控制方案进行了论证,分析了电解加工机床不同控制方案的优缺点,采用了西门子840Dsl系统为基础进行系统硬件集成与软件开发方案,从而实现电解加工运动、电解加工电源、电解液系统等多系统的高度集成。根据控制系统方案与工作要求,对系统组成进行了配置并对控制系统进行了设计,设计了主电路、数控系统供电电路、对刀回路、电源控制等系统主要控制电路。其次,根据叶片机床控制需求确定了系统输入输出模块,通过西门子STEP-7软件对控制系统PLC进行设计,在STEP-7中对系统进行硬件组态。根据机床控制要求与加工操作流程,设计了机床PLC控制程序。提出了主控计算机与加工电源子系统的信息交换方案,制定了相应的通讯协议;研究了提高控制系统可靠性的具体措施,提出了加工系统的故障诊断方案,加强控制系统可靠性。根据控制以及加工操作要求,利用西门子二次开发工具包Operater Programming Package以及VC++、QT软件开发了一套适用于叶片电解加工机床的控制软件,实现了电解加工控制自动化、加工过程可视化、加工参数的监控以及加工模式的多种选择、加工诊断功能以及在线帮助功能,实现了电解加工机床控制系统的集成控制。最后,根据机床的软硬件设计,对机床的控制系统进行安装与调试。测试、连接控制系统的硬件部分,调试软件部分,并进行软硬件联机调试。将机床整体与电解电源、电解液系统连接,进行机床的整体调试,对调试过程中出现的问题进行总结并提出相应的解决方案。调试及应用结果表明,该控制系统主要功能指标达到了设计要求,系统可靠性好,自动化程度高,能够满足实际生产要求。图47表8参50。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP273;TG662
【部分图文】：

航空发动机叶片

1 绪论1 绪论课题研究背景在航空发动机中，叶片一直是其中的重要零件，对发动机的性能起着重要片的型面也不同与一般表面平整的标准零件，具有一定的弯曲度，所以一法不能满足叶片的加工条件和工艺要求。电解加工作为一种特种加工工艺般的机床加工，利用金属在导电的电解液中发生溶解的原理来使叶片的表不存在表面切削力。使用电解加工的叶片表面光滑、无毛刺，由于航空发料多用高温合金材料，如采用数控铣削加工，刀具磨损快，加工成本高，成型一般选择电解加工方式。图 1 为航空发动机叶片。

机床结构,床身

图 3 机床结构布局Fig.3 Machine structure layout机床的主体主要包括床身、滑枕、进给系统、阴极安装板、阴极工具、工件夹具和导电系统等。床身为机床的支撑部件，滑枕、导轨都是安装在床身之上；滑枕采用滚珠丝杠与直线导轨结构，带动阴极进给运动；阴极安装板安装简便可靠，能够实现阴极的快速更换。阴阳极导电装置为阴极工具和阳极工件输送加工所需要的电流；工件夹具用于定位和夹紧阳极工件，保证阳极工件固定不动；工作箱用于隔绝加工环境，保证加工的安全性。电解加工机床各个部分既相互独立又相互联系，共同组成一个功能完整的机床。（1）床身床身为机床最主要的支承部件，其他各部件在安装和定位时都要以床身为基准。床身采用柜式结构，整体铸造成型，在床身内部设置大尺寸的加强筋以保证床身的刚性，减少机床的塑性变形。前后开口，为电解液输送装置提供安装空间。床身工作台采用人工花岗岩制作，花岗岩刚度高、变形小，有很好的绝缘性和耐腐蚀性，便于安

工装夹具,工作箱

图 4 工装夹具Fig.4 fixture电的条件下工作，因此电解加工机床需要冲电流。电解电源通过导电系统与机床连构，将导线接口直接与机床阴极安装板相。阳极导电通过工装夹具上安装的导电结蚀性、潮湿、电磁干扰的情况下工作，因 5 为机床的工作箱，工作箱由两层构成，，内层为绝缘有机材料，具有一定强度和橡胶波纹密封套与滑枕头隔离；工作箱玻璃观察台，后壁布置出水口，与排水通

【参考文献】