往复走丝电火花线切割机床电极丝恒张力控制研究

摘要

随着科学技术及现代工业的发展，各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的应用领域越来越广泛，各种特殊复杂的零件形状层出不穷，对表面质量和精度的要求也越来越高。电火花线切割加工作为重要的特种加工手段，在模具制造、航空航天领域具有独特的优势。往复走丝线切割机床由于运丝速度较快，其电极丝张力变化容易导致加工质量较低。因此，研究往复走丝线切割机床的恒张力系统，对提高往复走丝线切割机床的加工质量，降低精密零件的生产成本，有着十分重要的意义。
　　为更好实现线切割机床电极丝恒张力的控制，本文首先对影响电极丝张力波动的相关因素进行了分析。试验分析线切割机床电极丝预紧力及运丝速度对电极丝张力波动的影响；利用ANSYS软件，对电极丝进行模态与瞬态仿真分析，研究线切割机床丝架跨距对电极丝振动及张力波动的影响。
　　进行了恒张力系统的结构设计，保证恒张力系统具有良好的精度、刚度、稳定性和可靠性。对张力系统的零部件进行选型与结构设计，并对其关键零部件进行受力分析与相应改进。对电极丝恒张力系统进行仿真分析，确保系统具有良好的响应与动态特性。
　　对恒张力系统的控制部分进行了设计。利用Visual C++软件设计上位机操作与监控界面，实现操作指令的发送和电极丝张力状态的监控；采用模块化的设计方法，对DSP的控制程序进行设计与调试；采用PID控制策略，实现直线运动平台的位置、速度控制，实现电极丝张力的实时、恒定控制。
　　对电极丝恒张力控制系统进行了调试与验证。验证恒张力控制系统的可行性与优越性。研究搭载恒张力系统后不同运丝速度与不同张力目标值的情况下电极丝张力的波动情况；比较搭载系统前后所加工零件的表面粗糙度。可以发现，本文所设计的恒张力控制系统对实现往复走丝线切割电极丝的张力恒定、提高零件的加工质量具有十分显著的效果。

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第1章 绪 论

1.1课题来源

1.2研究的背景和意义

1.3电极丝恒张力控制的研究现状及分析

1.4主要研究内容

第2章 影响电极丝张力波动的因素研究

2.1影响张力变化因素的试验探究

2.2线切割丝架跨距对电极丝张力变化的影响

2.3本章小结

第3章 恒张力机构设计与系统仿真分析

3.1恒张力系统机构设计

3.2恒张力机构的分析与改进

3.3恒张力系统仿真分析

3.4本章小结

第4章 恒张力控制系统软件设计

4.1恒张力控制方案总体设计

4.2上位机操作界面软件设计

4.3下位机控制部分的软件设计

4.4本章小结

第5章 电极丝恒张力系统试验

5.1恒张力系统张力控制效果试验研究

5.2恒张力系统对零件加工表面质量的影响研究

5.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢