水平走絲微細線切割加工裝置的研制.pdf

1、微細零件在各領域都有著廣泛的應用,近年來隨著對特殊結構的微小復雜零件如微小型醫(yī)療器械加工的需要,微細電火花線切割加工技術(Micro-WEDM)因其非機械接觸加工特性,十分適合加工低表面粗糙度和高尺寸精度的復雜微小零件。因此為了滿足特殊結構的微小復雜零件,尤其是帶有旋轉特征的微小零件的加工要求,本文研制了一臺帶旋轉軸的水平走絲微細電火花線切割加工裝置。
　　首先,分析了微細線切割加工的各項關鍵技術,設計并研制了一臺帶有旋轉軸的水平

2、走絲微細線切割加工裝置。該裝置主要由花崗巖基座、直線電機精密伺服系統(tǒng)、水平走絲機構、微細脈沖電源以及加工狀態(tài)檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾個部分組成。設計的水平走絲機構采用磁滯制動器加載式張力控制方法,利用高精度V型導絲槽實現(xiàn)微細電極絲的精確定位。并通過分析微細電極絲振動的數(shù)學模型,提出了降低電極絲振動的措施。通過搭配微細脈沖電源和平均放電狀態(tài)檢測系統(tǒng),可以實現(xiàn)微細線切割加工。
　　其次,開發(fā)出微細線切割加工用的數(shù)控系統(tǒng),該數(shù)控系統(tǒng)是在帶

3、有RTAI實時內核的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)工具設計,通過消息與LinuxCNC進行通訊。采用凌華PCI-8136運動控制卡,實現(xiàn)與底層硬件如高精度運動平臺、走絲機構等的控制。利用單位弧長增量插補法和由堆棧構成的短路回退策略,實現(xiàn)了微細線切割加工數(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線切割加工裝置。
　　針對微細加工對伺服進給系統(tǒng)的高要求,開發(fā)

4、了一套基于超聲壓電陶瓷直線電機驅動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構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用閉環(huán)系統(tǒng)模型辨識法,計算出運動平臺的傳遞函數(shù),利用PID控制方法進行閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置,計算出控制器的比例、積分、微分參數(shù),并給出系統(tǒng)的單位階躍響應分析。經實驗驗證,運動平臺的響應特性好,其重復定位精度不大于±1μm。
　　最后,經過裝配、調試微細線切割加工裝置,并選取偏開路伺服進給策略和合適的加工參數(shù),利用30μm微