[发明专利]一种数控电解加工集成控制系统及其控制方法

说明书

 

技术领域

本发明属于数控电解加工系统控制领域，具体涉及一种数控电解加工集成控制系统及其控制方法。

背景技术

电解加工又称电化学加工, 它是一种基于金属工件在电解液中发生电化学阳极溶解的加工过程。经过半个世纪的发展, 电解加工已经成为机械制造工艺的重要分支。作为特种加工的主要方法之一, 电解加工以其效率高、工具不损耗、不受材料硬度及切削性能的影响、工件表面质量好、可加工三维复杂型面等优点, 已广泛应用在国防工业、汽车、模具、医疗器械等行业。

尽管电解加工有许多优点并且也获得了一定的发展和应用，但其加工精度仍然不高，无法满足精密加工的需要，同时加工过程稳定性差，这些都限制了电解加工的进一步发展和应用推广。电解加工属于非接触加工工艺，加工过程中，工具阴极与工件之间存在着供电解液流动、进行电化学反应、排除电解产物的加工间隙。加工间隙与电解液构成了电解加工的核心工艺因素，决定着电解加工工艺指标—加工精度、材料去除率、表面质量，也是阴极设计及工艺参数选择的首要基本依据。加工间隙受电场、流场和电化学特性三方面多种复杂因素的影响。诸多参数的综合影响使电解加工过程很难精确控制，也使一些重要的加工参数（如加工间隙）很难在线监测。

目前的电解加工控制系统多对加工过程有重要影响的某个或某几个参数进行精确控制，而忽略其它参数的影响，且控制加工参数的设备或装置（如电解液循环过滤系统、脉冲电源）多是分开控制，为了环境或空间的需要通常都不集中放置，实际加工中机床操作者要同时操作几台设备或整个加工过程同时需要几个工人才能完成，设备自动化程度低，这既不安全又影响加工效率。

发明内容

本发明针对现有电解加工控制系统的不足提出了一种数控电解加工集成控制系统及其控制方法，该系统及方法可以有效提高电解加工的加工精度和加工过程稳定性，改善加工操作环境，提高电解加工设备的自动化程度，降低人力成本。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种数控电解加工集成控制系统，其包括上位机、进给运动控制系统、振动运动控制系统、电解液参数控制系统、电源控制系统和数据采集与处理系统，其中：

进给运动控制系统包括NC操作面板，对应各轴的位置控制模块，以及对应各位置控制模块的伺服驱动器、伺服电机和光电编码器； 

振动运动控制系统包括运动控制模块，与运动控制模块依次电连接的音圈电机驱动器、音圈电机和光栅尺；

电解液参数控制系统包括电解液参数数据采集卡，与数据采集卡连接的压力传感器、温度传感器、浓度传感器、电导率传感器，电解液参数控制I/O接口卡及电解液泵、加热器和冷却器；

电源控制系统包括电源控制I/O接口卡，与电源控制I/O接口卡相连的脉冲电源、对刀电源、继电器板，以及与继电器板相连的各系统电源开关；

数据采集与处理系统包括加工过程监控数据采集卡，采集电流传感器、电压传感器、各轴伺服驱动器和音圈电机驱动器数据；

上位机与NC操作面板、各位置控制模块、运动控制模块、电解液参数数据采集卡、电解液参数控制I/O接口卡、电源控制I/O接口卡、加工过程监控数据采集卡通过总线连接。

此外，本发明还提供了该数控电解加工集成控制系统的控制方法，其包括以下过程：

1）上位机根据加工工艺过程来设定工作箱门开关、电解液泵启停、脉冲电源通断、振动控制系统运行与否、进给运动数控系统自动加工模式运行与否的顺序控制；

2）上位机设定进给运动参数、振动运动参数、电解液参数和电源参数，将相关信号发送给各执行元件，对各种参数进行精确控制；

3）上位机还处理数据采集卡采集的数据信号，并将各数据在加工过程模拟界面实时显示，当出现异常情况时，相关信号会在加工过程模拟界面显示并报警，同时上位机发出信号控制机床停止运动并切断加工电源。

上述步骤2）具体包括：

a）上位机对输入的数控代码译码处理后发送给各轴位置控制模块，经各轴伺服驱动器分别控制各轴伺服电机运动；

b）上位机设定振动运动的振幅和频率，并将相关代码译码处理后发送给振动运动控制模块，经音圈电机驱动器控制音圈电机运动，音圈电机经光栅尺反馈进行闭环控制；