论文摘要
电火花加工技术属于特种加工领域的范畴,是解决一般金切机床难加工材料或形状复杂材料的加工途径之一。面对近几十年来生产的发展和科技的进步,对材料和零件的加工工艺提出了更高的要求,进一步要求电火花加工技术向高效率、高精度、智能化方向发展。在这种研究背景下,本论文对电火花成型加工机床的数控系统进行了研究设计。论文首先对电火花加工技术进行了概述,介绍了其发展现状并对其原理进行了分析,初步探讨了电火花的加工机理。随后进一步提出了电火花成型加工技术的概念,阐述了成型加工控制系统的特点及控制方式,对影响成型加工效果的因素进行了分析,为系统控制方案的制定提供了依据。根据电火花加工工艺特点,本文提出了基于PC控制技术的软CNC控制系统,PC控制软件负责运行主要NC控制任务和人机交互系统,结合PC外围的微控制器PIC程序控制实现了对放电加工过程的优化控制。由于电加工实时性和非实时性控制任务的并行运行特点,制定了控制软件基于前后台进程的实时中断结构,前台程序主要是负责实时性控制任务,由系统调度运行一段固定或可变的时间(称为时间片)。后台程序是在时间片运行间隙进行的非实时性程序,在后台程序循环中不断被前台实时性控制任务打断。根据放电加工电信号变化规律,制定放电间隙控制策略,NC控制软件采用了根据经验公式建立的伺服控制策略,利用改进的平均电压法既考虑到算法的精简性又确保控制的有效性,使伺服控制具有较高的适用性和稳定性。在伺服控制的同时,运动控制系统采用优化的DDA运动插补算法,保证伺服过程中精确的运动轨迹控制。利用PC外围微控制器配合NC控制软件完成对加工过程检测,最终实现了机床系统的整体自动化控制,实时性控制和非实时性控制得到较好的整合,使机床性能和自动化水平大幅提高。
论文目录
摘要ABSTRACT第一章 绪论§1-1 电火花加工技术概述§1-2 电火花加工技术的现状及发展趋势1-2-1 电火花成型加工技术的现状1-2-1-1 电火花加工工艺简介1-2-1-2 电火花加工过程控制技术现状1-2-1-3 电火花成型加工控制系统结构简介1-2-2 电火花成型加工技术的发展趋势§1-3 课题来源及研究内容第二章 电火花加工数控系统概述§2-1 电火花成型加工伺服控制技术分析2-1-1 伺服控制系统的作用及要求2-1-2 伺服控制系统的组成及原理分析§2-2 电火花成型加工伺服系统的运动控制策略2-2-1 轨迹运动控制2-2-2 抬刀控制2-2-3 摇动控制2-2-4 伺服加减速控制§2-3 电火花成型加工高频电源的应用第三章 伺服与控制系统的硬件实现§3-1 系统控制方案3-1-1 机床工作原理3-1-2 系统控制结构设计3-1-3 机床控制系统电气结构设计3-1-4 交流伺服系统控制技术§3-2 系统硬件研究及设计3-2-1 工业PC 与其他硬件的接口设计3-2-2 采样及A/D 模块硬件设计3-2-3 高频电源模块硬件设计3-2-4 电器控制模块硬件设计§3-3 硬件控制策略分析设计3-3-1 高频电源控制策略分析3-3-2 电器控制模块控制分析第四章 软件结构与功能模块实现§4-1 控制对象分析§4-2 控制软件结构概述4-2-1 多任务并行处理4-2-2 实时中断§4-3 功能模块分析与实现4-3-1 数控代码编译模块分析4-3-1-1 数控加工代码编码结构4-3-1-2 需要实现的数控功能代码4-3-1-3 译码方式的选择4-3-2 自动定位模块分析4-3-3 运动轨迹插补模块分析4-3-3-1 直线插补4-3-3-2 圆弧插补4-3-4 伺服控制模块分析4-3-4-1 平均电压法4-3-4-2 伺服调整过程分析§4-4 控制流程的实现第五章 人机交互及加工编程实例§5-1 人机界面配置§5-2 加工实例结论参考文献附录 A致谢读学位期间所取得的相关科研成果
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