超聲振動輔助磨削-脈沖放電復合加工控制系統(tǒng)設計及應用.pdf

1、超聲振動輔助磨削.脈沖放電復合加工技術是近些年來發(fā)展起來的一門新技術，集超聲加工、放電加工與磨削加工于一體，通過合理調(diào)整加工參數(shù)，使三者互為有利條件，可以提高加工效率，改善加工質(zhì)量。磨削加工是加工硬脆材料的有效途徑之一，也是零件獲得高尺寸精度和低表面粗糙度的主要方法。在磨削中引入放電加工，可以提高材料去除率；再輔以超聲振動，可以降低磨削力、減少磨削熱的產(chǎn)生，砂輪不易發(fā)生堵塞，增強放電加工的穩(wěn)定性，使加工表面粗糙度得以改善。該復合加工技術

2、可廣泛應用于導電材料的加工，加工材料不受硬度、脆性、韌性等屬性的影響，研究具有重要的理論意義和廣泛的實用價值。 本文對超聲振動輔助磨削-脈沖放電復合加工技術及其智能控制進行研究，構(gòu)建了復合加工控制系統(tǒng)軟件，建立了加工參數(shù)預測推理模型。主要包括如下的內(nèi)容： 對超聲振動輔助磨削-脈沖放電復合加工的加工機理及三種加工方式間的相互影響進行了研究，利用多元方差分析法和響應曲面法得出脈沖寬度、脈沖間隔、參考電壓、超聲振幅及其交互效應

3、對加工表面粗糙度的影響。研究結(jié)果表明：參考電壓對表面粗糙度影響最大，其次是脈沖寬度、脈沖間隔和超聲振動振幅。參考電壓與超聲振動、脈沖間隔與參考電壓、脈沖寬度與參考電壓的交互作用對加工表面粗糙度也有明顯的影響。響應曲面法分析結(jié)果和方差分析法分析結(jié)果一致。研究結(jié)果為智能預測合理加工參數(shù)提供了可靠的依據(jù)，也為整體控制方案的設計奠定了基礎。 控制系統(tǒng)采用工業(yè)PC、PMAC、單片機多CPU控制技術，構(gòu)建模塊化、開放式數(shù)控硬件系統(tǒng)。采用基于

4、實例推理理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論、模糊控制技術、數(shù)據(jù)庫專家系統(tǒng)等智能控制技術使三種加工方式相互協(xié)調(diào)。確定整體控制方案后，根據(jù)研究目的對復合加工機床的部分硬件結(jié)構(gòu)進行改進，定制了特殊砂輪和工件夾具，完善開放式數(shù)控硬件系統(tǒng)。 采用VisualC++編程語言開發(fā)了超聲振動輔助磨削-脈沖放電復合加工控制系統(tǒng)軟件，其良好的人機界面和模塊化設計，有利于用戶的操作及系統(tǒng)的維護，提高系統(tǒng)的可靠性。VisualC++調(diào)用PComm32驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)P

5、C與PMAC間的通訊，實現(xiàn)加工狀態(tài)監(jiān)控及加工過程的相關調(diào)整，采用串口實現(xiàn)PC與單片機的磨削力、短路率采集電路通訊，實現(xiàn)加工過程的控制顯示?？刂葡到y(tǒng)界面分為輸入部分、輸出部分、狀態(tài)監(jiān)控部分、加工程序窗口、參數(shù)庫及優(yōu)選窗口、加工過程控制窗口等。 通過進行大量的實驗，分析得到各主要加工參數(shù)（參考電壓、脈沖寬度、脈沖間隔等）對表面粗糙度的影響規(guī)律。利用獲得的實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建基于SQLServer軟件的實例樣本參數(shù)庫，為建立基于實例推理和人工

6、神經(jīng)網(wǎng)絡技術對三元復合加工參數(shù)智能預測模型提供了訓練數(shù)據(jù)來源。依據(jù)實例相似度原理，利用材料屬性、加工精度等條件檢測匹配磨削參數(shù)；利用VisualC++、SQLServer和MATLAB中的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱，建立運用磨削參數(shù)和加工表面粗糙度對放電參數(shù)、超聲振動參數(shù)進行預測的網(wǎng)絡模型，并對樣本數(shù)據(jù)進行學習訓練，預測不同加工條件下的復合加工參數(shù)，并對預測模型進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明，預測結(jié)果在10％的誤差允許范圍之內(nèi)。采用ADO控件