基于多系统集成的电解加工机床控制系统开发

摘要

电解加工是一种运用电解过程中阳极溶解的原理并借助于成型阴极将工件按一定的形状和尺寸加工成型的特种加工方法。它在加工由难加工材料制成的复杂零件时拥有巨大的优势，常用于复杂型面与行腔加工，目前已被广泛用于叶片、炮管膛线、深孔、齿轮、花键以及套料加工、机械切屑加工零件的抛光、去毛刺等。本课题针对复杂零件电解加工控制要求，研究开发一种基于多系统集成的三轴立式数控电解加工机床控制系统。
　　首先，根据电解加工对加工电源、电解液输送、机床运动等系统的控制要求，其控制系统结构采用了基于分布式的加工控制模式，由主控制器、加工电源控制子系统、电解液输送控制子系统、电解液加热控制子系统、运动控制子系统及辅助控制子系统组成，由主控制器对所有子系统进行集中操作与控制。其次，对电解加工机床主控制系统包含运动控制子系统、电解液输送子系统和加工电源系统进行了设计，采用数据采集卡和运动控制卡为核心的控制模式，根据电气元器件的安装需求对主控制系统电路部分做了设计，包括系统的接线和布线，并采取相应的抗干扰措施使设备更加稳定、安全和可靠。最后，结合硬件设计和加工工艺要求，采用VB作为软件平台对主控制系统软件部分包括机床编程规范、软件控制界面的设计、伺服驱动器参数的设计和单轴独动、多轴联动控制程序进行了设计，并根据操作人员的实际应用加入了手动加工、自动加工和故障诊断等其它功能。
　　根据系统的软硬件设计，在实验室对硬件电路进行检查和调试，对主控制系统程序和运动控制系统程序进行调试。在对三者调试完成后，将该程序和硬件电路配合使用进行联调，进而完成整个电解加工控制系统的联合调试。本课题开发的电解加工控制系统在应用单位进行了测试并进行了剃须刀静刀盖微尺度群缝电解加工实验。实验结果表明，该套设备运行稳定、可靠、操作方便，运动定位误差达到±0.005mm，满足了零件加工要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究意义

1．2 电解加工

1．2．1 电解加工概述

1．2．2 电解加工的特点及应用

1．3 开放式数控系统

1．3．1 开放式数控系统的含义与体系结构特点

1．3．2 开放式数控系统的种类与特征

1．4 电解加工机床控制系统的国内外研究现状

1．4．1 电解加工机床控制系统的国外研究现状

1．4．2 电解加工机床控制系统的国内研究现状

1．5 课题来源

1．6 主要研究内容

1．7 本章小结

2 机床控制系统要求及组成

2．1 电解加工设备的组成及要求

2．1．1 电解加工设备的组成

2．1．2 电解加工设备的基本要求

2．2 电解加工机床控制要求

2．2．1 电解加工机床的分类

2．2．2 电解加工机床控制方案

2．3 电解加工机床控制系统组成

2．3．1 电解加工机床集成控制系统的组成及功能

2．3．2 电解加工控制系统的类型及特点

2．3．3 控制系统组成

2．4 本章小结

3 机床主控制系统设计

3．1 控制系统总体设计

3．2 主控系统设计

3．2．1 硬件组成

3．2．2 接口设计

3．3 运动控制子系统与接口

3．4 电解液输送子系统设计

3．5 加工电源系统和总供电系统

3．6 电路抗干扰

3．6．1 控制电路干扰来源

3．6．2 控制系统干扰的解决措施

3．7 本章小结

4 运动控制系统硬件设计

4．1 运动控制系统硬件总体设计

4．1．1 PISO-PS300运动控制卡

4．1．2 运动控制卡与端子板的连接

4．2 运动轴的控制方式

4．3 伺服电机选择与计算

4．3．1 伺服电机的控制方式

4．3．2 伺服电机的参数计算

4．3．3 伺服电机驱动器

4．4 运动控制系统电路设计

4．4．1 数控系统电路设计

4．4．2 驱动器与伺服电机电路设计

4．5 本章小结

5 集成控制系统软件设计

5．1 软件开发平台

5．1．1 Windows操作系统

5．1．2 VB6．0软件简介

5．2 机床编程规范及界面设计

5．2．1 机床编程规范

5．2．2 界面设计

5．3 机床独立运动控制程序设计

5．3．1 独立运动控制硬件参数设置

5．3．2 运动控制系统程序总体设计

5．3．3 单轴运动控制程序设计

5．4 机床多轴运动控制程序设计

5．5 其他控制功能设计

5．5．1 坐标原点的设定

5．5．2 手动加工功能设计

5．5．3 自动加工功能设计

5．5．4 故障诊断功能

5．6 本章小结

6 机床控制系统的联机调试

6．1 系统的调试

6．1．1 控制系统的硬件调试

6．1．2 控制系统的软硬件结合调试

6．2 工厂调试

6．3 常见故障检测和排除方法

6．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果