水平走絲微細(xì)線切割加工裝置的研制.pdf

1、微細(xì)零件在各領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,近年來隨著對(duì)特殊結(jié)構(gòu)的微小復(fù)雜零件如微小型醫(yī)療器械加工的需要,微細(xì)電火花線切割加工技術(shù)(Micro-WEDM)因其非機(jī)械接觸加工特性,十分適合加工低表面粗糙度和高尺寸精度的復(fù)雜微小零件。因此為了滿足特殊結(jié)構(gòu)的微小復(fù)雜零件,尤其是帶有旋轉(zhuǎn)特征的微小零件的加工要求,本文研制了一臺(tái)帶旋轉(zhuǎn)軸的水平走絲微細(xì)電火花線切割加工裝置。
　　首先,分析了微細(xì)線切割加工的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)并研制了一臺(tái)帶有旋轉(zhuǎn)軸的水平

2、走絲微細(xì)線切割加工裝置。該裝置主要由花崗巖基座、直線電機(jī)精密伺服系統(tǒng)、水平走絲機(jī)構(gòu)、微細(xì)脈沖電源以及加工狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。設(shè)計(jì)的水平走絲機(jī)構(gòu)采用磁滯制動(dòng)器加載式張力控制方法,利用高精度V型導(dǎo)絲槽實(shí)現(xiàn)微細(xì)電極絲的精確定位。并通過分析微細(xì)電極絲振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,提出了降低電極絲振動(dòng)的措施。通過搭配微細(xì)脈沖電源和平均放電狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)線切割加工。
　　其次,開發(fā)出微細(xì)線切割加工用的數(shù)控系統(tǒng),該數(shù)控系統(tǒng)是在帶

3、有RTAI實(shí)時(shí)內(nèi)核的Ubuntu Linux操作系統(tǒng)下,基于LinuxCNC軟件完成的。用戶界面采用Qt開發(fā)工具設(shè)計(jì),通過消息與LinuxCNC進(jìn)行通訊。采用凌華PCI-8136運(yùn)動(dòng)控制卡,實(shí)現(xiàn)與底層硬件如高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)等的控制。利用單位弧長增量插補(bǔ)法和由堆棧構(gòu)成的短路回退策略,實(shí)現(xiàn)了微細(xì)線切割加工數(shù)控系統(tǒng)的高精度軌跡控制。通過搭建的數(shù)控系統(tǒng)可以有效地控制微細(xì)線切割加工裝置。
　　針對(duì)微細(xì)加工對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的高要求,開發(fā)

4、了一套基于超聲壓電陶瓷直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密伺服控制系統(tǒng),利用分辨率為50nm的光柵尺與直線電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用閉環(huán)系統(tǒng)模型辨識(shí)法,計(jì)算出運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的傳遞函數(shù),利用PID控制方法進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置,計(jì)算出控制器的比例、積分、微分參數(shù),并給出系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)分析。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的響應(yīng)特性好,其重復(fù)定位精度不大于±1μm。
　　最后,經(jīng)過裝配、調(diào)試微細(xì)線切割加工裝置,并選取偏開路伺服進(jìn)給策略和合適的加工參數(shù),利用30μm微