随着制造工艺水平和数控技术的不断发展,对电火花线切割加工效率和稳定性的要求也在逐渐提高。针对电火花线切割加工中速度不稳定、效率低下的关键性问题展开研究。首先设计了基于PSoC的电火花线切割单脉冲识别电路,核心检测元器件选用迟滞比较器TP196110,该元件通过外部电阻、输入参考电压以及外部电压计算上升沿及下降沿的触发阈值,同时采用电压、电流双信号可调阈值判定的方法,对极间单个脉冲进行逐一判别,将加工中的脉冲分为正常、短路、空载三种状态。在宝玛BM400C-C电火花线切割机床上进行单脉冲识别验证,与极间实际脉冲对比,检查单脉冲判别的准确性以及单位时间内的脉冲识别总数,准确率超过98.9%。在数控系统的下位机端设计了基于嵌入式平台的"双输入-单输出"模糊控制器,采用智能控制理论中的模糊控制方法对伺服速度进行实时控制。选择单位时间内的短路脉冲数与空载脉冲数作为模糊控制器的输入参数,伺服进给速度作为模糊控制器的输出参数;输入、输出变量均选用三角形隶属度函数;根据加工经验及实验测试效果,确定模糊控制规则共25条,并采用"If A and B then C"语句来进行描述。单脉冲识别电路统计单位时间内的三种脉冲数后,通过CAN总线的方式发送给数控系统下位机,下位机通过中断机制定时调用模糊控制函数,根据脉冲统计数据计算获得单位时间内的伺服速度,从而实现电火花线切割加工中伺服速度的在线调节。选用苏州宝玛BM400C-C电火花线切割机床,搭配苏州迈科全机电有限公司开发的电火花线切割中走丝控制器进行实验验证,分别在10mm工件上切割5mm的正方形,以及在40mm的工件上切割5mm的线段,与数控系统自带的伺服控制模块进行对比,记录切割过程中的速度变化及切割时间。通过实验数据对比,在切割10mm和40mm工件的过程中,采用单脉冲识别结合模糊控制的方法,切割时间更短,用时分别减少12s、32s;切割速度更快,平均速度分别提升1.11%及8.96%;速度波动率下降0.75%、0.3%;速度极差低于原方法的50%,可见在加工效率、速度稳定性上都有较为明显的性能改善,证明该方法可以应用于电火花线切割的伺服控制中。
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