[發(fā)明專利]一種電解加工中振動與放電控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107486602A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳玉梅
• 申請（專利權(quán)）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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電解加工中振動與放電控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電解加工是利用電化學(xué)陽極溶解原理使工件成型的特種加工方法，被廣泛地應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)葉片等零部件的生產(chǎn)中，現(xiàn)已成為航空航天制造業(yè)中一種關(guān)鍵技術(shù)。振動進(jìn)給、脈沖電流電解加工通過小間隙加工、大間隙沖刷，能實現(xiàn)穩(wěn)定的小間隙加工，使加工精度得到顯著提高口。

采用振動進(jìn)給、周期性放電方式進(jìn)行葉片電解加工，則要求控制系統(tǒng)不僅具有放電實時性好、靈活性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等性能，還要求加工葉盆的陰極和加工葉背的陰極能夠?qū)崿F(xiàn)精確地同步進(jìn)給。由于要求兩個陰極同步進(jìn)給，所以驅(qū)動陰極振動的機(jī)械機(jī)構(gòu)應(yīng)具有精確回零功能。傳統(tǒng)的電解加工控制系統(tǒng)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(qū)動技術(shù)這兩項現(xiàn)代控制技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)M1相結(jié)合構(gòu)成的控制系統(tǒng)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(jī)控制系統(tǒng)成本較高，對工作環(huán)境要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種電解加工中振動與放電控制系統(tǒng)，其中PLC主要進(jìn)行運動控制，AVR單片機(jī)主要完成周期性放電控制。單片機(jī)與PLC通過無協(xié)議的串行通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。人機(jī)交互系統(tǒng)采用觸摸屏技術(shù)，使控制系統(tǒng)具有界面友好、操作簡單、用戶信息豐富等特點。該控制系統(tǒng)既能較好的滿足相應(yīng)的控制要求，且對工作環(huán)境要求不高，又使成本相對較低。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述控制系統(tǒng)硬件組成主要由三菱FX2N系列可編程序控制器、陰極振動進(jìn)給控制、周期性放電控制、模擬量擴(kuò)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(kuò)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(jìn)給控制：FX2N-20GM定位單元與交流伺服電機(jī)驅(qū)動器相連，定位單元根據(jù)設(shè)置的速度參數(shù)或位置參數(shù)發(fā)出脈沖信號，伺服驅(qū)動器接收脈沖信號驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動振動進(jìn)給裝置實現(xiàn)往復(fù)振動進(jìn)給。周期性放電控制：在觸摸屏上設(shè)定放電位置和放電時間參數(shù)，再由PLC通過通信擴(kuò)展板將設(shè)定的參數(shù)發(fā)送給Atmegal6單片機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)接收到的參數(shù)和來自光電開關(guān)的中斷信號決定脈沖上升沿時刻和脈沖寬度，IGBT驅(qū)動板接收該脈沖信號，控制IGBT模塊在設(shè)定的位置導(dǎo)通或關(guān)斷，實現(xiàn)在正確位置實時放電。模擬量擴(kuò)展模塊：FX2N-4AD實時測量加工區(qū)進(jìn)口處和出口處的電解液壓力。FX2N-4AD-PT實時測量進(jìn)口處、出口處以及電解液池的溫度。觸摸屏：作為人機(jī)交互界面，實時監(jiān)測和控制。

所述伺服控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)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(zhuǎn)都發(fā)出的一個零點脈沖信號。通過參數(shù)設(shè)置，將驅(qū)動器SGDV設(shè)置為位置控制方式，并取消驅(qū)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(jù)接收到的脈沖頻率、脈沖數(shù)量以及方向信號控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)運動，伺服電機(jī)末端的編碼器將電機(jī)轉(zhuǎn)軸位置反饋給SG-DV。啟動回零操作時，伺服電機(jī)先以60r/min的轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn)，碰到近點開關(guān)后，再以6r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)正向旋轉(zhuǎn)。在碰到近點開關(guān)之后，如果PC0再次送出零點脈沖信號，PGO再次有效，電機(jī)將停止旋轉(zhuǎn)，此時20GM的當(dāng)前位置寄存器自動清零，回零結(jié)束。

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

所述振動進(jìn)給運動主要由PLC控制系統(tǒng)來完成。三菱的FX2N系列PLC編程指令豐富，軟件編程環(huán)境良好，該系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，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(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)。由于AVR單片機(jī)采用RISC結(jié)構(gòu)，使得它具有高達(dá)1MIPS/MHz的高速運行處理能力。編程軟件采用ICCAVR單片機(jī)開發(fā)軟件。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)中PLC主要進(jìn)行運動控制，AVR單片機(jī)主要完成周期性放電控制。單片機(jī)與PLC通過無協(xié)議的串行通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。人機(jī)交互系統(tǒng)采用觸摸屏技術(shù)，使控制系統(tǒng)具有界面友好、操作簡單、用戶信息豐富等特點。該控制系統(tǒng)既能較好的滿足相應(yīng)的控制要求，且對工作環(huán)境要求不高，又使成本相對較低。

附圖說明