[發(fā)明專利]一種數(shù)控電解加工集成控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210573615.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103008808A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建社;王福元;肖雄;楊桂珍;袁立新;郁子欣;劉玉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H3/00
• 分類號(hào): B23H3/00;B23H3/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控電解加工系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控電解加工集成控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

電解加工又稱電化學(xué)加工,?它是一種基于金屬工件在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽(yáng)極溶解的加工過(guò)程。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,?電解加工已經(jīng)成為機(jī)械制造工藝的重要分支。作為特種加工的主要方法之一,?電解加工以其效率高、工具不損耗、不受材料硬度及切削性能的影響、工件表面質(zhì)量好、可加工三維復(fù)雜型面等優(yōu)點(diǎn),?已廣泛應(yīng)用在國(guó)防工業(yè)、汽車、模具、醫(yī)療器械等行業(yè)。

盡管電解加工有許多優(yōu)點(diǎn)并且也獲得了一定的發(fā)展和應(yīng)用，但其加工精度仍然不高，無(wú)法滿足精密加工的需要，同時(shí)加工過(guò)程穩(wěn)定性差，這些都限制了電解加工的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用推廣。電解加工屬于非接觸加工工藝，加工過(guò)程中，工具陰極與工件之間存在著供電解液流動(dòng)、進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)、排除電解產(chǎn)物的加工間隙。加工間隙與電解液構(gòu)成了電解加工的核心工藝因素，決定著電解加工工藝指標(biāo)—加工精度、材料去除率、表面質(zhì)量，也是陰極設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)選擇的首要基本依據(jù)。加工間隙受電場(chǎng)、流場(chǎng)和電化學(xué)特性三方面多種復(fù)雜因素的影響。諸多參數(shù)的綜合影響使電解加工過(guò)程很難精確控制，也使一些重要的加工參數(shù)（如加工間隙）很難在線監(jiān)測(cè)。

目前的電解加工控制系統(tǒng)多對(duì)加工過(guò)程有重要影響的某個(gè)或某幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行精確控制，而忽略其它參數(shù)的影響，且控制加工參數(shù)的設(shè)備或裝置（如電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)、脈沖電源）多是分開(kāi)控制，為了環(huán)境或空間的需要通常都不集中放置，實(shí)際加工中機(jī)床操作者要同時(shí)操作幾臺(tái)設(shè)備或整個(gè)加工過(guò)程同時(shí)需要幾個(gè)工人才能完成，設(shè)備自動(dòng)化程度低，這既不安全又影響加工效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有電解加工控制系統(tǒng)的不足提出了一種數(shù)控電解加工集成控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)及方法可以有效提高電解加工的加工精度和加工過(guò)程穩(wěn)定性，改善加工操作環(huán)境，提高電解加工設(shè)備的自動(dòng)化程度，降低人力成本。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

一種數(shù)控電解加工集成控制系統(tǒng)，其包括上位機(jī)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、電解液參數(shù)控制系統(tǒng)、電源控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，其中：

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括NC操作面板，對(duì)應(yīng)各軸的位置控制模塊，以及對(duì)應(yīng)各位置控制模塊的伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和光電編碼器；?

振動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制模塊，與運(yùn)動(dòng)控制模塊依次電連接的音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、音圈電機(jī)和光柵尺；

電解液參數(shù)控制系統(tǒng)包括電解液參數(shù)數(shù)據(jù)采集卡，與數(shù)據(jù)采集卡連接的壓力傳感器、溫度傳感器、濃度傳感器、電導(dǎo)率傳感器，電解液參數(shù)控制I/O接口卡及電解液泵、加熱器和冷卻器；

電源控制系統(tǒng)包括電源控制I/O接口卡，與電源控制I/O接口卡相連的脈沖電源、對(duì)刀電源、繼電器板，以及與繼電器板相連的各系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)；

數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括加工過(guò)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集卡，采集電流傳感器、電壓傳感器、各軸伺服驅(qū)動(dòng)器和音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)；

上位機(jī)與NC操作面板、各位置控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、電解液參數(shù)數(shù)據(jù)采集卡、電解液參數(shù)控制I/O接口卡、電源控制I/O接口卡、加工過(guò)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集卡通過(guò)總線連接。

此外，本發(fā)明還提供了該數(shù)控電解加工集成控制系統(tǒng)的控制方法，其包括以下過(guò)程：

1）上位機(jī)根據(jù)加工工藝過(guò)程來(lái)設(shè)定工作箱門開(kāi)關(guān)、電解液泵啟停、脈沖電源通斷、振動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行與否、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)加工模式運(yùn)行與否的順序控制；

2）上位機(jī)設(shè)定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)、電解液參數(shù)和電源參數(shù)，將相關(guān)信號(hào)發(fā)送給各執(zhí)行元件，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行精確控制；

3）上位機(jī)還處理數(shù)據(jù)采集卡采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將各數(shù)據(jù)在加工過(guò)程模擬界面實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，相關(guān)信號(hào)會(huì)在加工過(guò)程模擬界面顯示并報(bào)警，同時(shí)上位機(jī)發(fā)出信號(hào)控制機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)并切斷加工電源。

上述步驟2）具體包括：

a）上位機(jī)對(duì)輸入的數(shù)控代碼譯碼處理后發(fā)送給各軸位置控制模塊，經(jīng)各軸伺服驅(qū)動(dòng)器分別控制各軸伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)；

b）上位機(jī)設(shè)定振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的振幅和頻率，并將相關(guān)代碼譯碼處理后發(fā)送給振動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊，經(jīng)音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，音圈電機(jī)經(jīng)光柵尺反饋進(jìn)行閉環(huán)控制；