超聲振動—磨削—脈沖放電復(fù)合加工技術(shù)及其智能控制的研究.pdf

1、硬脆材料常用的加工方法很多，但現(xiàn)有加工方法各有利弊。超硬脆材料的難加工性制約了其推廣應(yīng)用。本文查閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合當(dāng)前常用的加工方法，在已有研究成果的基礎(chǔ)上提出了超聲振動-磨削-脈沖放電復(fù)合加工技術(shù)及其智能控制的研究課題，對復(fù)合加工的加工機(jī)理、復(fù)合加工控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、加工智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建、加工參數(shù)的優(yōu)化選擇、復(fù)合加工工藝數(shù)據(jù)庫的設(shè)計實現(xiàn)及在Window 2000環(huán)境下系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)等進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究。 本文通過建

2、立復(fù)合加工過程的物理模型對復(fù)合加工的加工機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的分析，指出在復(fù)合加工過程中放電加工、磨削加工和超聲波加工互為有利條件，放電加工產(chǎn)生的表面變質(zhì)層和表面拉應(yīng)力有利于磨削加工和超聲波加工的材料去除，磨削加工和超聲波加工生成的新鮮表面為下一次脈沖放電做好準(zhǔn)備。超聲振動產(chǎn)生的空化作用、泵吸作用和渦流作用提高脈沖放電加工和磨削加工的效率；超聲振動改變了磨粒的運動路徑，從而減小了磨削力和磨削加工的有效加工時間，在加工區(qū)域產(chǎn)生明顯的應(yīng)力和能

3、量傳遞集中現(xiàn)象，減少材料內(nèi)部微觀裂紋和表面破碎的產(chǎn)生。 研制開發(fā)了一套超聲振動-磨削-脈沖放電復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床，詳細(xì)介紹了數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵性部件主軸和超聲振動系統(tǒng)設(shè)計，采用高精度旋轉(zhuǎn)集流環(huán)解決了工具電極的超聲振動信號輸入問題，采用高精度花崗石套解決工具電極的旋轉(zhuǎn)精度問題。實現(xiàn)了磨削加工、超聲波加工和電火花加工及其復(fù)合加工。 詳細(xì)分析闡述了數(shù)控系統(tǒng)各部分的功能和工作原理，并給出了具體的實現(xiàn)過程。在超聲振動-磨削-脈沖放電復(fù)合

4、加工數(shù)控系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，建立了復(fù)合加工過程數(shù)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)，系統(tǒng)硬件采用了工控PC+NC組成的主從分布式多CPU控制模式，以工控PC為上位機(jī)，實現(xiàn)后臺任務(wù)管理；PYAC-Ⅰ型運動控制器、脈沖電源CPU和超聲電源CPU作為下位機(jī)實現(xiàn)加工過程的前臺處理任務(wù)。 試驗確定了復(fù)合加工各參數(shù)對加工工藝效果的影響曲線，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合加工過程加工參數(shù)優(yōu)化模型。通過對已有數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)得到復(fù)合加工工藝知識，使參數(shù)選擇不

5、再依賴于操作者的經(jīng)驗，實現(xiàn)了參數(shù)選擇的智能化。 復(fù)合加工智能控制系統(tǒng)采用優(yōu)先決策系統(tǒng)，通過將加工過程控制量分解的方式，將多個模糊控制器并聯(lián)構(gòu)成基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多優(yōu)先級變結(jié)構(gòu)智能控制系統(tǒng)。優(yōu)先級控制決策器通過判定各控制量的優(yōu)先級決定控制量類型，從而實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制模式和控制參數(shù)的解耦。伺服驅(qū)動控制模塊采用雙模變結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動控制器，快速定位控制器實現(xiàn)偏差較大時的電極快速定位，伺服驅(qū)動模糊控制器實現(xiàn)正常加工時電極的連續(xù)實時