[实用新型]基于电气复合的宏微复合运动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电伺服控制领域，具体涉及基于电气复合的宏微复合运动系统。

背景技术

机电一体化技术的发展，促进了机械装备向微小型方向发展，微机械技术便应运而生。其中，微细电火花加工技术具有可控性好、加工单位小、可实施三维加工等特点，使其在微细轴、微小孔加工及微三维结构制作方面显示出了非常大的潜力，已成为微细加工技术的一个重要分支。然而，微细电火花加工中由于放电面积和放电间隙很小，导致其排屑困难，极易造成短路，加工状态不稳定等问题，是制约微细电火花加工发展的一大难题，成为微细电火花加工技术发展的瓶颈。

为解决微细电火花小孔加工中排屑困难的问题，在电火花机床上对工具电极或被加工零件施加振动，有利于排除电蚀产物，提高加工效率。研究表明根据被加工表面的形状以及加工面积、深度和规范的不同，加工效率可提高2至4倍。在进行微细电火花小孔加工过程中，为了及时排出蚀除产物，一般选取粘度偏低的工作液，如纯净水，并采取强迫排屑的冲、吸供液措施来加强工作液的循环。此方法一定程度上解决了排屑难问题，但效率不高，特别针对小孔加工时效果也不佳。现有研究中，微细电火花加工机床中采用步进电机与压电陶瓷的宏/微组合式驱动机构，压电陶瓷作为换能元件，可以实现从电能到振动的转换。但由于压电陶瓷驱动电源的性能是决定压电陶瓷驱动器性能的关键之一，不仅要求压电陶瓷驱动电源输出的精度与稳定性，同时需保证其动态响应特性，因此对压电陶瓷驱动电源的设计增加了系统的复杂性，同时增加了成本，在工业应用上有一定的局限性。现有的对微细电火花加工中排屑困难问题的改进，都是从机构复合如通过电极摇摆达到辅助排屑的目的。但其附加了摇摆机构，使得系统结构变的复杂，控制精度也相对下降。

实用新型内容

通过机构复合虽然能够一定程度上解决微细电火花小孔加工中排屑困难的问题，但同时也使得系统结构变的复杂，增加了系统的成本，并且提高了系统控制的难度。

音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机。具有结构简单、推力波动小、高速、高加速、响应快等特性。与旋转电机相比无需中间转换环节即可实现直线运动，精简机构，提高了定位精度。因此音圈机电被广泛运动在精确定位伺服系统中。本实用新型正是基于音圈电机以上特点，提出一种基于音圈电机的新型电气复合型宏微复合运动模式，取代现有步进电机与压电陶瓷的宏微机械复合式的运动机构，通过高精度低噪声的信号处理器，对运动控制器提供的宏动指令信号和信号发生器提供的微小振动信号进行信号叠加，叠加后的信号通过驱动器驱动音圈电机实现大行程进给加工与高频微振动的一体化。本系统设计不仅精简了现有电火花加工机床的机构，优化系统，节约成本，并对拓宽音圈电机的应用领域，研究复合运动的新形式等具有重要的意义和现实价值。

(一)要解决的技术问题

本实用新型的主要目的在于提出一种基于电气复合的宏微复合运动系统及控制方法，运用电气复合代替传统的机构复合模式，以克服常规微细电火花小孔加工中排屑困难机构复杂等不足。实现大行程伺服进给加工与高频微振动的一体化，完成自动排屑，进而有效的提高微细电火花小孔加工的效率。

(二)技术方案

为达到上述目的，本实用新型提出一种基于电气复合的宏微复合运动系统及控制方法。该系统包括运动控制器(1)，信号发生器(2)，信号处理器(3)，驱动器(4)和音圈电机(5)；

运动控制器(1)产生宏动指令信号，并发送至信号处理器(3)。

运动控制器(1)与信号处理器(3)连接，运动控制器(1)产生宏动指令信号，并发送至信号处理器(3)。宏动指令信号为运动控制器(1)提供的大行程伺服进给加工指令信号，该信号作为电气复合的主信号，

信号发生器(2)产生微小振动信号，并发送至信号处理器(3)。

信号发生器(2)与信号处理器(3)连接。信号发生器(2)产生微小振动信号，并发送至信号处理器(3)。微小振动信号为信号发生器提供的辅助高频微振动信号，用于实现大行程伺服进给加工中的辅助振动，该信号作为电气复合的次信号。

信号处理器(3)与驱动器(4)连接，将叠加信号发送至驱动器(4)。

叠加信号为通过信号处理器(3)对运动控制器(1)提供的宏动指令信号与信号发生器(2)提供的微小振动信号进行信号叠加，使得叠加信号保持运动控制器(1)提供的宏动指令信号特性的同时辅助高频微振动，实现电气复合，

驱动器(4)与音圈电机(5)连接，驱动音圈电机(5)运动。