[發明專利]振動進給與高頻分組脈沖電參數的分時控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201210179252.6
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102728910A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 趙建社;袁立新;肖雄;李龍;王峰;唐蘭劍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H3/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種振動進給與高頻分組脈沖電參數的分時控制系統及控制方法，屬于電解加工過程控制技術領域。

背景技術

電解加工是利用電化學陽極溶解的原理實現金屬材料成型的加工。在機械工業、航空工業、汽車工業、發電設備業中，從一般零件如齒輪、模具到葉片、葉輪、異型孔、槍炮管膛線等難加工零件的加工中均獲得了廣泛的應用。

電解加工過程中，間隙中電場形成的雜散電流會對工件造成雜散腐蝕，降低加工精度；微小加工間隙內流場條件惡劣，電解產物難以排出，電解液更新困難，則影響加工效率和穩定性。振動進給脈沖電流電解加工能綜合改善流場，提高加工精度并使加工過程穩定進行。其基本工作原理為：陰極在進給的同時往復振動，當陰極靠近工件時通電，實現小間隙加工；隨后陰極斷電離開工件，拉大間隙進行沖刷，使電解產物和電解熱充分排除，使小間隙加工能穩定地進行。振動進給能夠顯著改善流場，而脈沖電源的電參數與振動進給運動的合理匹配能夠減小雜散腐蝕，有效提高電解加工的定域性，從而提高加工精度。

目前有關學者對振動進給電解加工的實現方式、工藝方法進行了研究，但提出的研究方法在主軸加工回退時仍在進行電解加工，會發生比較明顯的二次腐蝕，影響成形精度；關于振動進給脈沖電流電解加工的研究，提出了新的運動方式和匹配方式，但這些研究都只停留在實驗階段，離實際應用于工業生產還有段距離，匹配的可靠性、穩定性和精確度都有待提高。

發明內容

本發明針對現有的振動進給、脈沖電流加工的不足，提出了一種可操作性強、成本低的振動進給與高頻分組脈沖電參數的分時控制系統及控制方法，通過主軸的振動運動實現振動進給，同時通過微機控制系統控制實現振動進給和高頻分組脈沖電參數的分時控制，實現振動進給與高頻分組脈沖電參數的精確匹配，有效提高電解加工過程穩定性和加工精度。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種振動進給與高頻分組脈沖電參數的分時控制系統，包括微機控制系統、主軸振動系統、伺服進給系統、高頻脈沖電源、開關電路、功率放大電路和過流保護電路；微機控制系統的輸出端分別連接主軸振動系統、伺服進給系統、高頻脈沖電源、開關電路和功率放大電路，開關電路的輸出端分別連接主軸振動系統和高頻脈沖電源的輸入端，過流保護電路的輸入端連接功率放大電路的輸出端，過流保護電路輸出端分別接微機控制系統和開關電路的輸入端。

所述的振動進給與高頻分組脈沖電參數的分時控制系統的控制方法，通過微機控制系統設定伺服進給/回退運動的速度、進給深度和控制實現伺服進給/回退運動、主軸振動運動與高頻分組脈沖電參數的合理匹配；利用速度傳感器監測伺服進給的速度變化，并將此信號輸入到微機控制系統，當速度傳感器監測到伺服進給由快速定位→慢速進給時，微機控制系統會產生一觸發信號，該信號同時輸入到可關斷晶閘管門極驅動電路的輸入端和電磁振動裝置的振動控制電路的輸入端，使陰陽兩極間施加高頻脈沖電壓的同時主軸振動進給，實現小間隙的振動進給高頻脈沖電流電解加工；當速度傳感器監測到伺服進給由慢速進給→快速定位時，微機控制系統會產生另一觸發信號，該信號輸入到可關斷晶閘管門極驅動電路的輸入端，控制可關斷晶閘管關斷，陰陽兩極間無高頻脈沖電壓，同時電磁振動裝置的振動控制電路使電磁振動裝置停止振動，之后主軸伺服快速回退至預定位置，拉大加工間隙以利于電解產物排除、更新電解液，從而改善流場條件，主軸在預定位置暫停一定時間t₂（t₂=T_off,根據實際加工對象設定，通常為1-10s,例如加工復雜三元流型腔時可設定為t₂=10s，加工微小群縫時可設定t₂=2s）后伺服快速定位到上次伺服慢速進給結束位置，然后進行下一周期的加工運動，如此重復，實現振動進給與高頻分組脈沖電參數的分時控制。

所述的主軸振動運動與高頻分組脈沖電參數的匹配方式如下：主軸伺服進給/回退運動的速度變化使微機控制系統產生一觸發信號控制實現主軸振動與否，即實現伺服進給/回退運動與主軸振動運動的匹配；同時該觸發信號還控制產生高頻分組脈沖電壓，即實現伺服進給/回退運動與高頻分組脈沖電參數的匹配，通過伺服進給/回退運動分別與主軸振動運動和高頻分組脈沖電參數的合理匹配實現主軸振動運動與高頻分組脈沖電參數的間接匹配。