專利名稱：一種中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電加工自適應(yīng)數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，特別涉及一種中走絲機(jī)床多狀 態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中走絲線切割機(jī)床技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)基本實(shí)用化。但是，由于受到電極絲損耗、機(jī)械結(jié) 構(gòu)、機(jī)床精度和剛性、進(jìn)給系統(tǒng)的開環(huán)控制、工作液導(dǎo)電率的變化、加工環(huán)境溫度變化及本 身加工的特點(diǎn)(如運(yùn)絲速度快、振源比較多、導(dǎo)輪磨損大)等因素影響，以目前機(jī)床的現(xiàn)狀， 要在較短的時(shí)間內(nèi)與慢走絲在加工精度、加工表面粗糙度等方面進(jìn)行競爭，困難是相當(dāng)大 的。而且研究開發(fā)的代價(jià)也會(huì)很高，機(jī)床的制造成本將大幅度提高，從現(xiàn)實(shí)和市場的角度來 考慮都是不太適宜的。因此，中走絲的發(fā)展策略是揚(yáng)長避短，以發(fā)展中檔機(jī)床為主，使機(jī)床 向適當(dāng)加工精度、良好的加工穩(wěn)定性、提高智能化程度高和維持低使用成本的方向發(fā)展，即 以良好的性能價(jià)格比占領(lǐng)市場。從而不斷提升我國特色電加工設(shè)備的制造技術(shù)水平，縮短 與國際先進(jìn)水平的差距。目前中走絲系統(tǒng)對(duì)克服切割條紋，采取了相應(yīng)措施，收到了明顯效果。但是，整個(gè) 中走絲系統(tǒng)還不夠穩(wěn)定。整機(jī)工作一段時(shí)間，切割條紋再現(xiàn)或者說多次切割的可重復(fù)性差， 是困擾中走絲發(fā)展的一個(gè)最大難題。針對(duì)這個(gè)難題，我公司經(jīng)過多年的技術(shù)研究和摸索，總 體認(rèn)為，首先要對(duì)加工區(qū)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確精細(xì)化檢測，特別是數(shù)字化的多狀態(tài)實(shí)時(shí)檢 測。檢測的目的是為了控制。就控制對(duì)象來說有兩種方式，一是根據(jù)加工狀態(tài)的變化實(shí)時(shí) 控制高頻脈沖電源系統(tǒng)。二是根據(jù)加工狀態(tài)的變化自適應(yīng)控制伺服進(jìn)給系統(tǒng)。通過兩個(gè)不 同的時(shí)間段，對(duì)兩個(gè)不同的控制對(duì)象實(shí)施控制，最終達(dá)到使加工放電區(qū)放電均勻、穩(wěn)定、高 效的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種對(duì)加工區(qū)的實(shí)時(shí) 狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確精細(xì)化檢測，特別是數(shù)字化的多狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測，根據(jù)加工狀態(tài)的變化實(shí)時(shí)控 制高頻脈沖電源系統(tǒng)和根據(jù)加工狀態(tài)的變化自適應(yīng)控制伺服進(jìn)給系統(tǒng)，通過兩個(gè)不同的時(shí) 間段，對(duì)兩個(gè)不同的控制對(duì)象實(shí)施控制，最終達(dá)到使加工放電區(qū)放電均勻、穩(wěn)定、高效的目 標(biāo)的多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù) 字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于雙CPLD的脈沖采樣和控制電路，由脈沖參數(shù)配置模塊、單脈 沖采樣和調(diào)理電路、采樣處理和進(jìn)給控制部分、模糊自適應(yīng)控制模塊四個(gè)部分組成；所述脈沖參數(shù)配置模塊由其內(nèi)部的兩個(gè)89C52分別與主控PC進(jìn)行串行通信連接 和接受及處理CNC系統(tǒng)發(fā)送的電參數(shù)輸送至采樣處理和進(jìn)給控制部分和模糊自適應(yīng)控制 模塊。所述單脈沖采樣和調(diào)理電路接受外部的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸送至采樣處理和進(jìn)給控制部分、模糊自適應(yīng)控制模塊。所述采樣處理和進(jìn)給控制部分將單脈沖采樣和調(diào)理電路發(fā)送的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行譯 碼，形成地址進(jìn)行累加，并將輸出信號(hào)輸送至外部的車床電機(jī)。所述模糊自適應(yīng)控制模塊模糊推理接收到的采樣處理和進(jìn)給控制部分信號(hào)，再將 信號(hào)反饋至采樣處理和進(jìn)給控制部分。所述脈沖參數(shù)配置模塊、單脈沖采樣和調(diào)理電路、采樣處理和進(jìn)給控制部分形成 PI控制的數(shù)字伺服積分環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于其特有的靈活性和可控性在線切割中的應(yīng)用就大有可 為，由于采用了模糊自適應(yīng)技術(shù)可以是進(jìn)給的跟蹤策略更加的合理，在一次切割中數(shù)字伺 服可以提高10%的效率并使切割的穩(wěn)定性大大的增加。對(duì)于多次切割，采用了靈活的策略 來適應(yīng)不同的加工條件。例如不同的進(jìn)給權(quán)值曲線，使進(jìn)給不一定非要在一個(gè)方向變化， 可以靈活的根據(jù)加工的條件來變化。再如，在多次切割中采用此策略后，表面粗糙度Ra = 0. 6 y m，并且比較穩(wěn)定，這在模擬積分器是很難實(shí)現(xiàn)的，從整體上看多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺 服進(jìn)給系統(tǒng)，使得切割的效率、表面粗糙度及切割穩(wěn)定性都有提高?？傊?，通過多種狀態(tài)采 樣電路進(jìn)行狀態(tài)區(qū)分，四種控制策略，實(shí)現(xiàn)了一次或多次切割無條紋之目標(biāo)，同時(shí)提高了脈 沖電能的利用率和切割效率。除此以外，其應(yīng)用廣泛，其與自適應(yīng)高頻電源系統(tǒng)相結(jié)合，形成不僅能對(duì)進(jìn)給進(jìn)行 調(diào)節(jié)，也可對(duì)電脈沖進(jìn)行調(diào)節(jié)的策略，使中走絲線切割機(jī)的加工狀態(tài)更加穩(wěn)定可靠，改善切 割表面粗糙度，特別是在克服切割換向條紋方面效果明顯；它可應(yīng)用到其它電火花機(jī)床上， 比如電火花成型機(jī)及電火花高速小孔加工機(jī)床，使它們的加工狀態(tài)更加穩(wěn)定可靠，特別是 在克服電火花成型機(jī)電弧放電、表面積碳及深槽窄縫加工方面效果明顯。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的脈沖參數(shù)配置模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明的單脈沖采樣和調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明的采樣處理和進(jìn)給控制部分的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明的模糊自適應(yīng)控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖中1、脈沖參數(shù)配置模塊；2、單脈沖采樣和調(diào)理電路；3、樣處理和進(jìn)給控制部 分；4、模糊自適應(yīng)控制模塊。
具體實(shí)施例方式如圖1 5所示的一種中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，基于雙 CPLD的脈沖采樣和控制電路，由脈沖參數(shù)配置模塊1、單脈沖采樣和調(diào)理電路2、采樣處理 和進(jìn)給控制部分3、模糊自適應(yīng)控制模塊4四個(gè)部分組成所述脈沖參數(shù)配置模塊1由其內(nèi)部的兩個(gè)89C52分別與主控PC進(jìn)行串行通信連 接和接受及處理CNC系統(tǒng)發(fā)送的電參數(shù)輸送至采樣處理和進(jìn)給控制部分3和模糊自適應(yīng)控 制模塊4。
所述單脈沖采樣和調(diào)理電路2接受外部的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信 號(hào)輸送至采樣處理和進(jìn)給控制部分3、模糊自適應(yīng)控制模塊4。所述采樣處理和進(jìn)給控制部分3將單脈沖采樣和調(diào)理電路2發(fā)送的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 譯碼，形成地址進(jìn)行累加，并將輸出信號(hào)輸送至外部的車床電機(jī)。所述模糊自適應(yīng)控制模塊4模糊推理接收到的采樣處理和進(jìn)給控制部分3信號(hào)， 再將信號(hào)反饋至采樣處理和進(jìn)給控制部分3。所述脈沖參數(shù)配置模塊1、單脈沖采樣和調(diào)理電路2和采樣處理和進(jìn)給控制部分3 三部分可形成PI控制的數(shù)字伺服積分環(huán)。數(shù)字采樣是本發(fā)明的的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，數(shù)字伺服進(jìn)給能否達(dá)到實(shí)時(shí)有效跟蹤，關(guān)鍵點(diǎn) 是數(shù)字采樣是否準(zhǔn)確精細(xì)，能否區(qū)分不同的加工狀態(tài)，根據(jù)加工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，才能達(dá) 到有效穩(wěn)定跟蹤。數(shù)字伺服模糊自適應(yīng)控制的指標(biāo)數(shù)據(jù)，用函數(shù)式表達(dá)為U = F{I，P，N，0}。其中U是衡量實(shí)際切割表面質(zhì)量好壞的指標(biāo)。I切割中選定的電流。P切割中脈沖動(dòng)態(tài)行為。N切割中的進(jìn)給速度。0是進(jìn)給中的偏移量。上述表達(dá)式表明，基于線切割放電中電流狀態(tài)，脈沖狀態(tài)以及速度三個(gè)量在不同 的切割條件下，實(shí)際切割表面質(zhì)量良好時(shí)所滿足的規(guī)律，依此進(jìn)行模糊推理，進(jìn)而控制進(jìn)給 積分器的大小和脈沖的電參數(shù)。在控制的過程中，為了在切割的過程中能適應(yīng)鉬絲換向，切 割中軌跡變化，和切割中厚度等的變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整積分器和電脈沖的基數(shù)，采用模糊自適 應(yīng)控制，最終使這些變化對(duì)實(shí)際切割表面質(zhì)量造成的不良影響降低到最小。本發(fā)明能對(duì)單個(gè)脈沖放電的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行比較，能區(qū)分64種放電脈沖狀態(tài)，它反 映絕大部分主要出現(xiàn)的脈沖狀態(tài)，再根據(jù)脈沖狀態(tài)來選擇進(jìn)給脈沖的權(quán)值，并自適應(yīng)調(diào)整 以適應(yīng)工況的變化以達(dá)到實(shí)時(shí)有效跟蹤。本發(fā)明基于上述技術(shù)方案及基本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用基于雙CPLD，由四大功能模塊組 成的脈沖放電實(shí)時(shí)準(zhǔn)確精細(xì)化檢測和控制電路，集成在三塊PCB板上。以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā) 明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，其特征是所述中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)基于雙CPLD的脈沖采樣和控制電路，由脈沖參數(shù)配置模塊(1)、單脈沖采樣和調(diào)理電路(2)、采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)、模糊自適應(yīng)控制模塊(4)四個(gè)部分組成所述脈沖參數(shù)配置模塊(1)由其內(nèi)部的兩個(gè)89C52分別與主控PC進(jìn)行串行通信連接和接受及處理CNC系統(tǒng)發(fā)送的電參數(shù)輸送至采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)和模糊自適應(yīng)控制模塊(4)。所述單脈沖采樣和調(diào)理電路(2)接受外部的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸送至采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)、模糊自適應(yīng)控制模塊(4)。所述采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)將單脈沖采樣和調(diào)理電路(2)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行譯碼，形成地址進(jìn)行累加，并將輸出信號(hào)輸送至外部的車床電機(jī)。所述模糊自適應(yīng)控制模塊(4)模糊推理接收到的采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)信號(hào)，再將信號(hào)反饋至采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，其特征是 所述脈沖參數(shù)配置模塊(1)、單脈沖采樣和調(diào)理電路(2)、采樣處理和進(jìn)給控制部分(3)形 成PI控制的數(shù)字伺服積分環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電加工自適應(yīng)數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，特別涉及一種中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)。一種中走絲機(jī)床多狀態(tài)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字伺服進(jìn)給系統(tǒng)，基于雙CPLD的脈沖采樣和控制電路，由脈沖參數(shù)配置模塊、單脈沖采樣和調(diào)理電路、采樣處理和進(jìn)給控制部分、模糊自適應(yīng)控制模塊四個(gè)部分組成。本發(fā)明的有點(diǎn)在于由于其特有的靈活性和可控性在線切割中的應(yīng)用就大有可為，由于采用了模糊自適應(yīng)技術(shù)可以是進(jìn)給的跟蹤策略更加的合理，在一次切割中數(shù)字伺服可以提高10％的效率并使切割的穩(wěn)定性大大的增加，并且其應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。
文檔編號(hào)B23H7/14GK101875141SQ201010119308
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者侯智武, 時(shí)解放, 高堅(jiān)強(qiáng) 申請(qǐng)人:蘇州新火花機(jī)床有限公司