基于运动控制卡电火花成形机床数控系统研究

对基于运动控制卡的电火花成形机床数控系统进行了研究,简单介绍了该数控系统的硬件组成和放电间隙状态监测的实现方法,以Windows操作系统为数控系统的软件开发平台,运用LabWindows/CVI开发了基于运动控制卡的电火花成形机床数控系统,具有较强的可操作性和实用性.     

开放式控制系统及其在电火花加工中的应用

分析了近年来国内外开放式控制系统的发展及其在电火花数控系统上的应用,对有代表性的控制系统进行了详细的描述,并提出了一种基于SERCOS总线的开放式全软件电火花加工控制系统.该控制系统软硬件采用模块化结构,控制器和驱动器之间采用运动控制唯一的国际标准SERCOS总线,可最大限度实现系统的开放性.     

基于PMAC的数控管切割机的开发

通过对一种能加工出圆柱相贯线的数控管切割机的方案分析,开发出了一种利用PMAC运动控制卡为核心的数控系统。简要介绍了PMAC卡和整个数控系统的硬件系统构成,对软件系统进行了详细的论述,并介绍了PMAC卡在本数控系统中在加工时的一些具体的应用。该数控机器正在应用于大型圆柱形加工领域中。     

开放式数控系统在专用数控机床上的应用研究

文章浅析了数控系统的发展趋势,探讨了基于PC机和运动控制卡为核心的开放式数控系统的结构特征,指出了相对于通用数控系统的技术优势,提出了开放式数控系统及其在专用数控机床上应用的广阔前景.文章还以专用数控螺杆加工机床为例,进一步阐述了开放式数控系统在专用数控机床上应用的各方面特性.     

旋转超声振动辅助电弧加工机床设计及实验

硬脆材料具有硬度大、脆性高等特点,使用传统方法对硬脆材料加工效率低。电弧加工产生的电流密度远大于电火花加工产生的电流密度,因此电弧加工相比电火花加工具有更高的加工效率。针对硬脆材料的特点,设计了一种旋转超声振动辅助电弧加工机床。机床采取‘C’型结构,由机床工作台和数控系统组成。设计机床工作台主要由X-Y-Z三坐标轴、超声旋转主轴、伺服电机、大理石工作台、立柱和工作液槽构成。数控系统由开关控制器、运动控制卡、伺服驱动器、脉冲电源、超声发生器、电脑工控机组成。最后,利用研制的实验机床,对不同厚度弹簧合金钢进行小孔实验。将小孔显微图形通过矩阵实验室软件进行小孔边缘检测和圆度计算。实验结果表明:超声振动辅助下加工的小孔质量更好,边缘更加圆滑。     

旋转超声振动辅助电弧加工机床设计及实验（英文）

硬脆材料具有硬度大、脆性高等特点,使用传统方法对硬脆材料加工效率低。电弧加工产生的电流密度远大于电火花加工产生的电流密度,因此电弧加工相比电火花加工具有更高的加工效率。针对硬脆材料的特点,设计了一种旋转超声振动辅助电弧加工机床。机床采取‘C’型结构,由机床工作台和数控系统组成。设计机床工作台主要由X-Y-Z三坐标轴、超声旋转主轴、伺服电机、大理石工作台、立柱和工作液槽构成。数控系统由开关控制器、运动控制卡、伺服驱动器、脉冲电源、超声发生器、电脑工控机组成。最后,利用研制的实验机床,对不同厚度弹簧合金钢进行小孔实验。将小孔显微图形通过矩阵实验室软件进行小孔边缘检测和圆度计算。实验结果表明:超声振动辅助下加工的小孔质量更好,边缘更加圆滑。     

五轴联动电火花成形机床数控系统的研制

在自行研究设计的八轴运动控制板平台上,针对电火花成形加工的特点,开发了五轴联动电火花成形机床专用数控系统。分别介绍了系统的硬件构成、软件框架结构、伺服控制的PID算法及关键参数的设定方法。     

微细电火花线切割加工伺服运动控制卡设计及实现

设计了一套精密伺服运动控制卡,该卡利用DSP作为控制系统的核心,采用了不完全微分PID控制器,并针对压电陶瓷电机低速运动时具有不固定死区特性,进行了自适应死区逆补偿,以实现对压电陶瓷电机进行精确控制.实验结果表明,此伺服运动控制卡能满足微细电火花线切割加工的伺服控制要求.     

基于PCI总线运动控制卡的开放式圆柱凸轮数控加工系统的开发

基于PC的开放式数控系统是目前发展的方向,传统的封闭式数控系统(NC)已经逐渐被开放式数控系统所替代.文章通过对数控系统的发展趋势以及圆柱凸轮加工方法、轮廓轨迹创成原理的介绍,给出了一种运行在PC机上、基于PCI总线运动控制卡、用VC 6.0语言开发的开放式圆柱凸轮数控加工系统.并详细阐述了该数控系统的硬件结构组成与原理,对软件系统中的各个功能模块进行了详细的分析论述.     

基于PMAC的运动控制系统在微细电火花成形加工数控系统中的应用

根据PMAC运动控制器的特点,构建了基于PMAC的微细电火花成形加工运动控制系统的硬件和软件体系,讨论分析了基于PMAC的运动控制系统对微细电火花成形加工的影响,优化了系统伺服参数和加工运动参数.通过加工实例表明:基于PMAC的运动控制系统在提高加工稳定性和加工效率方面有着显著的优势.     

基于PMAC的商用五轴联动电火花加工数控系统

研制了一种基于可编程运动控制器PMAC的五轴联动电火花加工数控系统。其采用全闭环速度模式的控制体系,具备实现电火花成形加工控制中包括间隙电压检测、伺服进给回退运动、多轴联动、主轴高速抬刀运动及各类摇动等的多项关键技术。该数控系统已应用于商用五轴联动电火花成形加工机床,通过大量的样件加工实验,验证了其良好的控制与加工性能。同时按商业化标准完善了数控系统,推动了其产业化进程。     

Gap control for near-dry EDM milling with lead angle

A new gap control strategy for five-axis milling using near-dry electrical discharge machining (EDM) has been experimentally investigated. The conventional EDM control strategy only allows the retraction of the electrode in the direction of machining trajectory, which results in inefficient gap control when the electrode is not perpendicular to the workpiece. The new gap controller is capable of retracting the electrode in the direction of its orientation. This enables more efficient enlargement of the discharge gap leading to faster recovery of average gap voltage. Experimental results show a 30% increase in material removal rate while the tool electrode wear ratio and surface roughness are not affected. Furthermore, EDM efficiency is improved due to the change in the electrode retraction in its axial direction. The gain tuning of the proposed controller is also discussed. This study shows the direction of electrode retraction is important for five-axis near-dry EDM milling.     

用于电火花加工抬刀运动的速度规划算法

电火花加工时,通过采用周期性的抬刀运动来降低放电间隙中的蚀除物浓度,能在改进有效放电率的同时提高加工的稳定性。目前用于电火花加工抬刀运动的速度规划算法,如常数加加速度S形曲线速度规划,其加加速度变化是不连续的,常数加加速度由于阶跃变化会引起机床的冲击和振动,使放电间隙状态变得不稳定,从而导致加工的不稳定。提出了一种用于抬刀运动的连续加加速度的速度规划算法,根据抬刀最大速度、抬刀高度及机床Z轴允许的最大加加速度进行基于连续加加速度的速度规划。通过对该速度规划算法进行的加工比较验证实验可知,运用该速度规划方法可在保证加工效率的基础上,更好地减少对机床的冲击和振动,使加工过程更稳定。     

Parametric curve machining of a CNC milling EDM

A buffered digital differential analyzer (BDDA) algorithm in a computerized numerical controller (CNC) performs milling electric discharge machining (milling EDM'ing) of a curve constructed from a sequence of segments using a traditional computer-aided manufacturing (CAM) system. The proposed algorithm interpolates more than one segment in a sampling interval and supports the effective machining of a parametric curve when the electrode crosses the connection between the short segments. The accuracy of both the speed and the trajectory of motion can be ensured without the time function of the parameter specified by two terms of a Taylor expansion, such as in a real-time parametric curve interpolator. The proposed algorithm is compared with the reference–word interpolation and real-time polynomial interpolation used in a milling EDM to confirm improvements of erosion speed.     

纵扭超声振动电火花加工微小孔仿真研究

超声振动电火花加工是一种高效加工微小孔的新型加工方法,能够提高加工效率与精度。对纵扭超声振动电火花加工微小孔进行研究,建立描述电极丝周围间隙工作液流动特性的数学模型,使用Fluent对数学模型进行验证,同时加入切屑,对间隙工作液运动情况以及排屑情况进行探究。结果表明：在电火花加工时,在电极丝引入纵扭超声振动,流体域有明显的扭转运动,电极丝底部切屑在离心力的作用下,更易从底隙中进入侧隙,随工作液的运动排出孔隙,有效防止底部产生切屑堆积,提高了电火花加工微小孔的精度。     

Adaptive control for EDM process with a self-tuning regulator

In order to improve the performance of machines, there is a growing need to develop a highly stable servo control system for electrical discharge machining (EDM). With the perpetual push towards the untended EDM operation, an adaptive control system is and will continue to be a primary option. In this paper, a new EDM adaptive control system which directly and automatically regulates tool-down-time has been developed. Based on the real-time-estimated parameters of the EDM process model, by using minimum-variance control strategy, the process controller, a self-tuning regulator, was designed to control the machining process so that the gap states follow the specified gap state. With a properly selected specified gap states, this adaptive system improves the machining rate by, approximately, 100% and in the meantime achieves a more robust and stable machining than the normal machining without adaptive control. This adaptive control system helps to gain the expected goal of an optimal machining performance.     

模糊神经网络在电火花加工机中的应用

从提高系统的加工效率和加工质量角度出发，首先分析了电火花加工过程的特点。并以此分析为基础，提出了在电火花加工过程中，使用模糊神经网络控制技术。利用模糊控制器的特点，结合人工神经元网络的优点，切实校正了某些不完善规则的不利影响，可靠地提高了控制系统的快速响应能力。     

工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明：随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。