[发明专利]振动进给与高频分组脉冲电参数的分时控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动进给与高频分组脉冲电参数的分时控制系统及控制方法，属于电解加工过程控制技术领域。

背景技术

电解加工是利用电化学阳极溶解的原理实现金属材料成型的加工。在机械工业、航空工业、汽车工业、发电设备业中，从一般零件如齿轮、模具到叶片、叶轮、异型孔、枪炮管膛线等难加工零件的加工中均获得了广泛的应用。

电解加工过程中，间隙中电场形成的杂散电流会对工件造成杂散腐蚀，降低加工精度；微小加工间隙内流场条件恶劣，电解产物难以排出，电解液更新困难，则影响加工效率和稳定性。振动进给脉冲电流电解加工能综合改善流场，提高加工精度并使加工过程稳定进行。其基本工作原理为：阴极在进给的同时往复振动，当阴极靠近工件时通电，实现小间隙加工；随后阴极断电离开工件，拉大间隙进行冲刷，使电解产物和电解热充分排除，使小间隙加工能稳定地进行。振动进给能够显著改善流场，而脉冲电源的电参数与振动进给运动的合理匹配能够减小杂散腐蚀，有效提高电解加工的定域性，从而提高加工精度。

目前有关学者对振动进给电解加工的实现方式、工艺方法进行了研究，但提出的研究方法在主轴加工回退时仍在进行电解加工，会发生比较明显的二次腐蚀，影响成形精度；关于振动进给脉冲电流电解加工的研究，提出了新的运动方式和匹配方式，但这些研究都只停留在实验阶段，离实际应用于工业生产还有段距离，匹配的可靠性、稳定性和精确度都有待提高。

发明内容

本发明针对现有的振动进给、脉冲电流加工的不足，提出了一种可操作性强、成本低的振动进给与高频分组脉冲电参数的分时控制系统及控制方法，通过主轴的振动运动实现振动进给，同时通过微机控制系统控制实现振动进给和高频分组脉冲电参数的分时控制，实现振动进给与高频分组脉冲电参数的精确匹配，有效提高电解加工过程稳定性和加工精度。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种振动进给与高频分组脉冲电参数的分时控制系统，包括微机控制系统、主轴振动系统、伺服进给系统、高频脉冲电源、开关电路、功率放大电路和过流保护电路；微机控制系统的输出端分别连接主轴振动系统、伺服进给系统、高频脉冲电源、开关电路和功率放大电路，开关电路的输出端分别连接主轴振动系统和高频脉冲电源的输入端，过流保护电路的输入端连接功率放大电路的输出端，过流保护电路输出端分别接微机控制系统和开关电路的输入端。

所述的振动进给与高频分组脉冲电参数的分时控制系统的控制方法，通过微机控制系统设定伺服进给/回退运动的速度、进给深度和控制实现伺服进给/回退运动、主轴振动运动与高频分组脉冲电参数的合理匹配；利用速度传感器监测伺服进给的速度变化，并将此信号输入到微机控制系统，当速度传感器监测到伺服进给由快速定位→慢速进给时，微机控制系统会产生一触发信号，该信号同时输入到可关断晶闸管门极驱动电路的输入端和电磁振动装置的振动控制电路的输入端，使阴阳两极间施加高频脉冲电压的同时主轴振动进给，实现小间隙的振动进给高频脉冲电流电解加工；当速度传感器监测到伺服进给由慢速进给→快速定位时，微机控制系统会产生另一触发信号，该信号输入到可关断晶闸管门极驱动电路的输入端，控制可关断晶闸管关断，阴阳两极间无高频脉冲电压，同时电磁振动装置的振动控制电路使电磁振动装置停止振动，之后主轴伺服快速回退至预定位置，拉大加工间隙以利于电解产物排除、更新电解液，从而改善流场条件，主轴在预定位置暂停一定时间t₂（t₂=T_off,根据实际加工对象设定，通常为1-10s,例如加工复杂三元流型腔时可设定为t₂=10s，加工微小群缝时可设定t₂=2s）后伺服快速定位到上次伺服慢速进给结束位置，然后进行下一周期的加工运动，如此重复，实现振动进给与高频分组脉冲电参数的分时控制。

所述的主轴振动运动与高频分组脉冲电参数的匹配方式如下：主轴伺服进给/回退运动的速度变化使微机控制系统产生一触发信号控制实现主轴振动与否，即实现伺服进给/回退运动与主轴振动运动的匹配；同时该触发信号还控制产生高频分组脉冲电压，即实现伺服进给/回退运动与高频分组脉冲电参数的匹配，通过伺服进给/回退运动分别与主轴振动运动和高频分组脉冲电参数的合理匹配实现主轴振动运动与高频分组脉冲电参数的间接匹配。