[發明專利]一種電解加工中振動與放電控制系統

在審

• 申請號: 201610419309.3
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107486602A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 陳玉梅
• 申請（專利權）人: 陳玉梅
• 主分類號: B23H3/02
• 分類號: B23H3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種電解加工中振動與放電控制系統，適用于機械領域。

背景技術

電解加工是利用電化學陽極溶解原理使工件成型的特種加工方法，被廣泛地應用在航空發動機葉片等零部件的生產中，現已成為航空航天制造業中一種關鍵技術。振動進給、脈沖電流電解加工通過小間隙加工、大間隙沖刷，能實現穩定的小間隙加工，使加工精度得到顯著提高口。

采用振動進給、周期性放電方式進行葉片電解加工，則要求控制系統不僅具有放電實時性好、靈活性高、穩定性好、抗干擾能力強等性能，還要求加工葉盆的陰極和加工葉背的陰極能夠實現精確地同步進給。由于要求兩個陰極同步進給，所以驅動陰極振動的機械機構應具有精確回零功能。傳統的電解加工控制系統多采用繼電器邏輯，體積龐大、實時性差、可靠性低。采用PLC和伺服驅動技術這兩項現代控制技術中的關鍵技術M1相結合構成的控制系統能滿足運動控制要求，但不能較好地滿足實時、靈活放電的要求。而采用計算機控制系統成本較高，對工作環境要求較高。

發明內容

本發明提出了一種電解加工中振動與放電控制系統，其中PLC主要進行運動控制，AVR單片機主要完成周期性放電控制。單片機與PLC通過無協議的串行通訊進行數據交換。人機交互系統采用觸摸屏技術，使控制系統具有界面友好、操作簡單、用戶信息豐富等特點。該控制系統既能較好的滿足相應的控制要求，且對工作環境要求不高，又使成本相對較低。

本發明所采用的技術方案是：

所述控制系統硬件組成主要由三菱FX2N系列可編程序控制器、陰極振動進給控制、周期性放電控制、模擬量擴展模塊和觸摸屏幾部分組成。三菱FX2N系列可編程序控制器，具體配置為：FX2N-16MR基本單元、FX2N-232-BD通信擴展板、FX2N-20GM位置控制單元、FX2N-4AD和FX2N-4AD-PT模擬量輸入模塊。陰極振動進給控制：FX2N-20GM定位單元與交流伺服電機驅動器相連，定位單元根據設置的速度參數或位置參數發出脈沖信號，伺服驅動器接收脈沖信號驅動電機旋轉進而帶動振動進給裝置實現往復振動進給。周期性放電控制：在觸摸屏上設定放電位置和放電時間參數，再由PLC通過通信擴展板將設定的參數發送給Atmegal6單片機。單片機系統根據接收到的參數和來自光電開關的中斷信號決定脈沖上升沿時刻和脈沖寬度，IGBT驅動板接收該脈沖信號，控制IGBT模塊在設定的位置導通或關斷，實現在正確位置實時放電。模擬量擴展模塊：FX2N-4AD實時測量加工區進口處和出口處的電解液壓力。FX2N-4AD-PT實時測量進口處、出口處以及電解液池的溫度。觸摸屏：作為人機交互界面，實時監測和控制。

所述伺服控制系統的伺服驅動器SGDV與三菱FX2N-20GM定位單元之間的電氣連接，其中R1、R2和吃是限流電阻，阻值為2.2kΩ，PC0是編碼器每轉都發出的一個零點脈沖信號。通過參數設置，將驅動器SGDV設置為位置控制方式，并取消驅動器的正、反向限位功能。20GM通過FP、RP分別送出脈沖、方向信號，SGDV根據接收到的脈沖頻率、脈沖數量以及方向信號控制伺服電機旋轉運動，伺服電機末端的編碼器將電機轉軸位置反饋給SG-DV。啟動回零操作時，伺服電機先以60r/min的轉速正向旋轉，碰到近點開關后，再以6r/min的轉速繼續正向旋轉。在碰到近點開關之后，如果PC0再次送出零點脈沖信號，PGO再次有效，電機將停止旋轉，此時20GM的當前位置寄存器自動清零，回零結束。

所述控制系統軟件部分主要由振動進給子系統、周期性放電子系統、觸摸屏界面三部分組成。

所述振動進給運動主要由PLC控制系統來完成。三菱的FX2N系列PLC編程指令豐富，軟件編程環境良好，該系統采用梯形圖語言，采用GX Developer和FX.VPS.E編程軟件分別編寫PLC基本單元和定位單元的控制程序。PLC基本單元的控制程序采用模塊化結構，主要包括：手動加工模塊、自動加工模塊、通信模塊、回零操作模塊等。

所述周期性放電過程控制主要由AVR單片機系統實現。由于AVR單片機采用RISC結構，使得它具有高達1MIPS/MHz的高速運行處理能力。編程軟件采用ICCAVR單片機開發軟件。

本發明的有益效果是：該控制系統中PLC主要進行運動控制，AVR單片機主要完成周期性放電控制。單片機與PLC通過無協議的串行通訊進行數據交換。人機交互系統采用觸摸屏技術，使控制系統具有界面友好、操作簡單、用戶信息豐富等特點。該控制系統既能較好的滿足相應的控制要求，且對工作環境要求不高，又使成本相對較低。

附圖說明