专利名称：一种中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电加工自适应数字伺服进给系统，特别涉及一种中走丝机床多状 态实时采样数字伺服进给系统。
背景技术：
中走丝线切割机床技术应用已经基本实用化。但是，由于受到电极丝损耗、机械结 构、机床精度和刚性、进给系统的开环控制、工作液导电率的变化、加工环境温度变化及本 身加工的特点(如运丝速度快、振源比较多、导轮磨损大)等因素影响，以目前机床的现状， 要在较短的时间内与慢走丝在加工精度、加工表面粗糙度等方面进行竞争，困难是相当大 的。而且研究开发的代价也会很高，机床的制造成本将大幅度提高，从现实和市场的角度来 考虑都是不太适宜的。因此，中走丝的发展策略是扬长避短，以发展中档机床为主，使机床 向适当加工精度、良好的加工稳定性、提高智能化程度高和维持低使用成本的方向发展，即 以良好的性能价格比占领市场。从而不断提升我国特色电加工设备的制造技术水平，缩短 与国际先进水平的差距。目前中走丝系统对克服切割条纹，采取了相应措施，收到了明显效果。但是，整个 中走丝系统还不够稳定。整机工作一段时间，切割条纹再现或者说多次切割的可重复性差， 是困扰中走丝发展的一个最大难题。针对这个难题，我公司经过多年的技术研究和摸索，总 体认为，首先要对加工区的实时状态进行准确精细化检测，特别是数字化的多状态实时检 测。检测的目的是为了控制。就控制对象来说有两种方式，一是根据加工状态的变化实时 控制高频脉冲电源系统。二是根据加工状态的变化自适应控制伺服进给系统。通过两个不 同的时间段，对两个不同的控制对象实施控制，最终达到使加工放电区放电均勻、稳定、高 效的目标。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种对加工区的实时 状态进行准确精细化检测，特别是数字化的多状态实时检测，根据加工状态的变化实时控 制高频脉冲电源系统和根据加工状态的变化自适应控制伺服进给系统，通过两个不同的时 间段，对两个不同的控制对象实施控制，最终达到使加工放电区放电均勻、稳定、高效的目 标的多状态实时采样数字伺服进给系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种中走丝机床多状态实时采样数 字伺服进给系统，该系统基于双CPLD的脉冲采样和控制电路，由脉冲参数配置模块、单脉 冲采样和调理电路、采样处理和进给控制部分、模糊自适应控制模块四个部分组成；所述脉冲参数配置模块由其内部的两个89C52分别与主控PC进行串行通信连接 和接受及处理CNC系统发送的电参数输送至采样处理和进给控制部分和模糊自适应控制 模块。所述单脉冲采样和调理电路接受外部的模拟信号，并将模拟信号转化为数字信号输送至采样处理和进给控制部分、模糊自适应控制模块。所述采样处理和进给控制部分将单脉冲采样和调理电路发送的数字信号进行译 码，形成地址进行累加，并将输出信号输送至外部的车床电机。所述模糊自适应控制模块模糊推理接收到的采样处理和进给控制部分信号，再将 信号反馈至采样处理和进给控制部分。所述脉冲参数配置模块、单脉冲采样和调理电路、采样处理和进给控制部分形成 PI控制的数字伺服积分环。本发明的优点在于由于其特有的灵活性和可控性在线切割中的应用就大有可 为，由于采用了模糊自适应技术可以是进给的跟踪策略更加的合理，在一次切割中数字伺 服可以提高10%的效率并使切割的稳定性大大的增加。对于多次切割，采用了灵活的策略 来适应不同的加工条件。例如不同的进给权值曲线，使进给不一定非要在一个方向变化， 可以灵活的根据加工的条件来变化。再如，在多次切割中采用此策略后，表面粗糙度Ra = 0. 6 y m，并且比较稳定，这在模拟积分器是很难实现的，从整体上看多状态实时采样数字伺 服进给系统，使得切割的效率、表面粗糙度及切割稳定性都有提高。总之，通过多种状态采 样电路进行状态区分，四种控制策略，实现了一次或多次切割无条纹之目标，同时提高了脉 冲电能的利用率和切割效率。除此以外，其应用广泛，其与自适应高频电源系统相结合，形成不仅能对进给进行 调节，也可对电脉冲进行调节的策略，使中走丝线切割机的加工状态更加稳定可靠，改善切 割表面粗糙度，特别是在克服切割换向条纹方面效果明显；它可应用到其它电火花机床上， 比如电火花成型机及电火花高速小孔加工机床，使它们的加工状态更加稳定可靠，特别是 在克服电火花成型机电弧放电、表面积碳及深槽窄缝加工方面效果明显。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1为本发明的结构框图；图2为本发明的脉冲参数配置模块的结构框图；图3为本发明的单脉冲采样和调理电路的结构框图；图4为本发明的采样处理和进给控制部分的结构框图；图5为本发明的模糊自适应控制模块的结构框图。图中1、脉冲参数配置模块；2、单脉冲采样和调理电路；3、样处理和进给控制部 分；4、模糊自适应控制模块。
具体实施例方式如图1 5所示的一种中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统，基于双 CPLD的脉冲采样和控制电路，由脉冲参数配置模块1、单脉冲采样和调理电路2、采样处理 和进给控制部分3、模糊自适应控制模块4四个部分组成所述脉冲参数配置模块1由其内部的两个89C52分别与主控PC进行串行通信连 接和接受及处理CNC系统发送的电参数输送至采样处理和进给控制部分3和模糊自适应控 制模块4。
所述单脉冲采样和调理电路2接受外部的模拟信号，并将模拟信号转化为数字信 号输送至采样处理和进给控制部分3、模糊自适应控制模块4。所述采样处理和进给控制部分3将单脉冲采样和调理电路2发送的数字信号进行 译码，形成地址进行累加，并将输出信号输送至外部的车床电机。所述模糊自适应控制模块4模糊推理接收到的采样处理和进给控制部分3信号， 再将信号反馈至采样处理和进给控制部分3。所述脉冲参数配置模块1、单脉冲采样和调理电路2和采样处理和进给控制部分3 三部分可形成PI控制的数字伺服积分环。数字采样是本发明的的关键环节，数字伺服进给能否达到实时有效跟踪，关键点 是数字采样是否准确精细，能否区分不同的加工状态，根据加工状态进行实时调整，才能达 到有效稳定跟踪。数字伺服模糊自适应控制的指标数据，用函数式表达为U = F{I，P，N，0}。其中U是衡量实际切割表面质量好坏的指标。I切割中选定的电流。P切割中脉冲动态行为。N切割中的进给速度。0是进给中的偏移量。上述表达式表明，基于线切割放电中电流状态，脉冲状态以及速度三个量在不同 的切割条件下，实际切割表面质量良好时所满足的规律，依此进行模糊推理，进而控制进给 积分器的大小和脉冲的电参数。在控制的过程中，为了在切割的过程中能适应钼丝换向，切 割中轨迹变化，和切割中厚度等的变化，动态地调整积分器和电脉冲的基数，采用模糊自适 应控制，最终使这些变化对实际切割表面质量造成的不良影响降低到最小。本发明能对单个脉冲放电的实际状态进行比较，能区分64种放电脉冲状态，它反 映绝大部分主要出现的脉冲状态，再根据脉冲状态来选择进给脉冲的权值，并自适应调整 以适应工况的变化以达到实时有效跟踪。本发明基于上述技术方案及基本实验结果，采用基于双CPLD，由四大功能模块组 成的脉冲放电实时准确精细化检测和控制电路，集成在三块PCB板上。以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发 明技术方案的范围内。
权利要求
一种中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统，其特征是所述中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统基于双CPLD的脉冲采样和控制电路，由脉冲参数配置模块(1)、单脉冲采样和调理电路(2)、采样处理和进给控制部分(3)、模糊自适应控制模块(4)四个部分组成所述脉冲参数配置模块(1)由其内部的两个89C52分别与主控PC进行串行通信连接和接受及处理CNC系统发送的电参数输送至采样处理和进给控制部分(3)和模糊自适应控制模块(4)。所述单脉冲采样和调理电路(2)接受外部的模拟信号，并将模拟信号转化为数字信号输送至采样处理和进给控制部分(3)、模糊自适应控制模块(4)。所述采样处理和进给控制部分(3)将单脉冲采样和调理电路(2)发送的数字信号进行译码，形成地址进行累加，并将输出信号输送至外部的车床电机。所述模糊自适应控制模块(4)模糊推理接收到的采样处理和进给控制部分(3)信号，再将信号反馈至采样处理和进给控制部分(3)。
2.根据权利要求1所述的中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统，其特征是 所述脉冲参数配置模块(1)、单脉冲采样和调理电路(2)、采样处理和进给控制部分(3)形 成PI控制的数字伺服积分环。
全文摘要
本发明涉及一种电加工自适应数字伺服进给系统，特别涉及一种中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统。一种中走丝机床多状态实时采样数字伺服进给系统，基于双CPLD的脉冲采样和控制电路，由脉冲参数配置模块、单脉冲采样和调理电路、采样处理和进给控制部分、模糊自适应控制模块四个部分组成。本发明的有点在于由于其特有的灵活性和可控性在线切割中的应用就大有可为，由于采用了模糊自适应技术可以是进给的跟踪策略更加的合理，在一次切割中数字伺服可以提高10％的效率并使切割的稳定性大大的增加，并且其应用也相当广泛。
文档编号B23H7/14GK101875141SQ201010119308
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者侯智武, 时解放, 高坚强 申请人:苏州新火花机床有限公司