低速走丝线切割机床电极丝恒速恒张力控制

摘要

张力控制是许多工业生产过程控制中的一个重要的组成环节，也是衡量低速走丝线切割机床性能的一项重要指标。在低速走丝电火花线切割加工过程中，电极丝张力的变化所引起的电极丝的振动是导致加工精度和加工表面质量的恶化的一个重要原因，所以为了减小电极丝的振动而对其进行恒速恒张力控制有重要意义。
　　本文是针对低速走丝电火花线切割机床开发而进行的研究。总结了国内外电火花线切割机床走丝系统中电极丝恒张力控制的发展和应用现况，分析研究了各种类型的恒张力控制系统和恒张力控制器。在此基础上，采用了磁粉制动器加载式和双电机加载式两种张力控制器；提出了直接张力控制式中的反馈式张力控制方法，它以PC为控制核心、能实现增量式数字PID算法、硬件采用张力传感器实时检测张力、以基于PCI总线的数据采集卡为转换输入和输出功能模块构成反馈实现闭环控制。通过建立走丝控制系统的数学模型并给出了系统各个环节的传递函数，并用Matlab/Simulink进行了仿真验证了方案的可行性。
　　根据这些理论基础，完成了恒速恒张力控制系统多路稳压电路、恒流源电路等硬件电路和数字滤波、D/A转换、转速测量、恒张力控制等软件程序的设计并协调了恒速恒张力控制程序与上位机的实时控制关系，从而保证了走丝控制系统的可使用性和稳定性。
　　通过实验研究，分析了系统的超调量、波动率、过渡时间等控制指标。把磁粉制动器加载式和双电机加载式两种方案的对比，后者的响应速度要快。将两者与三菱RA9和苏州电加工研究所低速走丝电火花线切割机床的电极丝张力波动情况进行对比，表明本张力控制系统稳定性好，反应速度快，控制精度较高的结论。

目录

低速走丝线切割机床电极丝恒速恒张力控制

CONSTANT SPEED AND TENSION CONTROL OF WIRE ELECTRODE FOR LS-WEDM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 　绪论

1.1 课题的来源和研究目的及意义

1.2 国内外低速走丝线切割走丝系统控制发展现状

1.2.1 国外的研究现状

1.2.2 国内的研究现状

1.3 论文研究的主要内容

第2章 　恒速恒张力控制系统方案设计

2.1 恒速恒张力控制的总体方案

2.2 PID控制算法

2.3 恒速控制方案

2.4 恒张力控制方案

2.4.1 张力控制装置分析

2.4.2 张力控制系统原理

2.4.3 张力控制的数学模型

2.5 本章小结

第3章 　走丝系统硬件设计与仿真

3.1 控制系统的总体结构和部件

3.1.1 张力轮结构

3.1.2 走丝控制系统的输入输出模块

3.1.3 走丝控制系统的执行元件

3.2 恒张力控制系统的仿真分析

3.2.1 双电机转速差方案的仿真分析

3.2.2 磁粉制动器方案的仿真分析

3.3 控制系统的电路设计

3.3.1 可控恒流源电路

3.3.2 稳压电源

3.4 本章小结

第4章 　控制系统的软件设计

4.1 数字处理的数字滤波

4.2 D/A转换流程

4.3 转速测量模块

4.4 恒张力控制流程

4.5 本章小结

第5章 　恒速恒张力控制实验研究

5.1 电极丝速度测量

5.2 电极丝恒张力调试

5.2.1 双电机加载式恒张力调试

5.2.2 磁粉制动器加载式恒张力调试

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢