CN105583479A - 一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统，属于电解加工技术领域。本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统，伺服控制方法以伺服控制系统计算出的短路率作为判断依据，与预先设定的短路率标准值比较，根据比较结果判断是否需相对进给，该伺服控制系统包括电流取样电路、电压取样电路、比较电路、计数器、或运算器和CPU。本发明能够实时控制磨轮的进给与回退，防止产生欠切入和过切现象，准确去除工件表面钝化膜，提高加工效率以及加工后工件的表面质量，提高加工稳定性和加工精度；简单有效，实施方便，应用范围广泛，实时性和准确性高，经济和实用性高。

Description

一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种电解机械复合加工伺服控制方法及系统，更具体地说，涉及一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统。
背景技术
电解机械复合加工是结合电解作用与机械磨削作用的一种复合加工方法，常用于硬质合金等高硬度材料的磨削。电解机械复合加工集成了电解加工和机械磨削的优势，在航空航天等领域具有很大的应用前景。而电解机械复合加工的稳定性和加工精度是该技术推广应用的关键所在。
在现有的电解机械复合加工过程中，多采用恒速进给的方式，进给量越大，磨削压力越大，加工间隙越小，电解液进入困难，短路率提高，容易造成工件表面划伤和磨砺磨损，从而造成加工效率下降。因此，电解机械复合加工的伺服控制至关重要，然而目前尚未有相关研究公布。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中电解机械复合加工的加工效率不高，且加工出的工件表面容易出现划伤或磨损的不足，提供了一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统，采用本发明的技术方案，通过伺服控制系统得出电解机械复合加工过程中的短路率，作为伺服控制的判断依据，判断金属基导电磨轮是否需要相对进给，进而实时控制磨轮的进给与回退，防止产生欠切入和过切现象，达到准确去除钝化膜的目的，保证加工的顺利进行，提高电解机械复合加工的加工效率及加工后工件的表面质量。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制系统，所述的伺服控制系统包括电流取样电路、电压取样电路、比较电路、计数器、或运算器和CPU，所述的电流取样电路和电压取样电路采集到的电流信号和电压信号分别经过比较电路后转化为电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号，电流标准脉冲信号通过计数器得到单位时间内的计数值A，电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号通过或运算器运算后送入计数器得到计数值B，计数值A和计数值B进入CPU进行除法运算得到A/B值，即为电解机械复合加工的瞬时短路率。
本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法，将电解机械复合加工过程中电流信号或电压信号中短路信号在全部信号中所占的比率即短路率，作为伺服进给的判断依据，与预先设定的短路率标准值进行比较，根据比较结果控制加工机床的进给操作；其具体实施步骤如下：首先将金属基导电磨轮与脉冲电源的负极相连，工件与脉冲电源的正极相连；然后通过上述的伺服控制系统即可得到电解机械复合加工过程中的瞬时短路率，将瞬时短路率与短路率标准值比较，当短路率高于标准值，则停止进给，当短路率低于标准值，则需要进给，直至准确去除工件表面的钝化膜，电解机械复合加工加工完成。
进一步地，所述的短路率标准值是稳定加工状态下的短路率，一般在70～90％范围内，并且会根据不同的加工材料、电解液浓度以及不同的磨轮状态而进行相应的调整。
进一步地，所述的短路率为电压信号的短路率或电流信号的短路率。
进一步地，所述的电解机械复合加工的方法包括电解机械复合加工、电解钻削以及涉及电解与机械加工的复合加工方法。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制系统，包括电流取样电路、电压取样电路、比较电路、计数器、或运算器和CPU，电流取样电路和电压取样电路采集到的电流信号和电压信号分别经过比较电路后转化为电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号，电流标准脉冲信号通过计数器得到单位时间内的计数值A，电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号通过或运算器运算后送入计数器得到计数值B，计数值A和计数值B进入CPU进行除法运算得到A/B值，即为电解机械复合加工的瞬时短路率，该伺服控制系统原理简单，运算量小、运算周期短，作为磨轮是否进给的判断依据具有很高的效率和准确度；
(2)本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法，采用伺服控制系统得出电解机械复合加工过程中的短路率，与短路率标准值比较，判断金属基导电磨轮是否需要相对进给，进而实时控制磨轮的进给与回退，相较于现有技术而言，更加简单有效，加工效率得到了明显提高，并能避免出现欠切入或者过切现象，达到准确去除工件表面的钝化膜层，提高加工稳定性和加工精度，提高工件表面质量的目的；
(3)本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统，不仅适用于电解机械复合加工加工，还适用于电解钻削以及涉及到电解与磨轮的其他复合加工方式，应用范围广泛，实施成本低廉，并具有操作简单，实时性和准确性高的特点。
附图说明
图1为本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制系统的结构示意图；
图2为本发明中短路率的大小对电解机械复合加工的影响的示意图；
图3为图2中(a)对应的电压电流状态分析图；
图4为图2中(b)对应的电压电流状态分析图；
图5为图2中(c)对应的电压电流状态分析图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制系统，该伺服控制系统包括电流取样电路、电压取样电路、比较电路、计数器、或运算器和CPU，电流取样电路和电压取样电路采集到的电流信号和电压信号分别经过比较电路进行比较、筛选后转化为电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号，电流标准脉冲信号通过计数器得到单位时间内的计数值A，电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号通过或运算器运算后送入计数器得到计数值B，计数值A和计数值B进入CPU进行除法运算得到A/B值，即为电解机械复合加工的瞬时短路率。本实施例中的伺服控制系统原理简单，运算量小、运算周期短，并且作为磨轮是否进给的判断依据具有很高的效率和准确度。
本实施例的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法，将电解机械复合加工过程中电流信号或电压信号中短路信号在全部信号中所占的比率即短路率，作为伺服进给的判断依据，与预先设定的短路率标准值进行比较，根据比较结果控制加工机床的进给操作；其具体实施步骤如下：首先将金属基导电磨轮与脉冲电源的负极相连，具体地，金属基导电磨轮与其上方的转轴连接为一体组成金刚石磨头；工件与脉冲电源的正极相连；然后通过上述的伺服控制系统即可得到电解机械复合加工过程中的瞬时短路率，将瞬时短路率与短路率标准值比较，当短路率高于标准值，则停止进给，当短路率低于标准值，则需要进给，直至准确去除工件表面的钝化膜，电解机械复合加工加工完成。短路率为电压信号的短路率或电流信号的短路率都可以，具体地，在本实施例中，短路率为电流信号的短路率；预先设定的短路率标准值是稳定加工状态下的短路率，根据日常试验波形观察经验，大小一般在70～90％范围内，至于具体数值则会根据不同的加工材料、电解液浓度以及不同的磨轮状态而进行相应的调整；上述的全部信号为电流信号或电压信号经过整形并进行计数所得的值。
另外，本实施例中的电解机械复合加工的方法包括电解机械复合加工、电解钻削以及涉及电解与机械加工的复合加工方法，由此可见其应用范围十分广泛，实用性高；并具有操作简单，实施成本低廉，实时性和准确性高的特点。
本发明的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统，在对“短路率”预测的基础上，协调进给机制，实现电解机械复合加工伺服控制进给，且相较于现有技术而言，本实施例中的方法及系统更加简单有效，使用后加工效率明显提高，可以避免出现欠切入或者过切现象，达到准确去除工件表面的钝化膜层，提高加工稳定性和加工精度，提高工件表面质量；能够实时控制加工过程中磨轮的进给与回退，同时保证电解作用的顺利进行。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制系统，其特征在于：所述的伺服控制系统包括电流取样电路、电压取样电路、比较电路、计数器、或运算器和CPU，所述的电流取样电路和电压取样电路采集到的电流信号和电压信号分别经过比较电路后转化为电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号，电流标准脉冲信号通过计数器得到单位时间内的计数值A，电流标准脉冲信号和电压标准脉冲信号通过或运算器运算后送入计数器得到计数值B，计数值A和计数值B进入CPU进行除法运算得到A/B值，即为电解机械复合加工的瞬时短路率。
2.一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法，其特征在于：将电解机械复合加工过程中电流信号或电压信号中短路信号在全部信号中所占的比率即短路率，作为伺服进给的判断依据，与预先设定的短路率标准值进行比较，根据比较结果控制加工机床的进给操作；其具体实施步骤如下：首先将金属基导电磨轮与脉冲电源的负极相连，工件与脉冲电源的正极相连；然后通过上述的伺服控制系统即可得到电解机械复合加工过程中的瞬时短路率，将瞬时短路率与短路率标准值比较，当短路率高于标准值，则停止进给，当短路率低于标准值，则需要进给，直至准确去除工件表面的钝化膜，电解机械复合加工加工完成。
3.根据权利要求2所述的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法，其特征在于：所述的短路率标准值是稳定加工状态下的短路率，一般在70～90％范围内，并且会根据不同的加工材料、电解液浓度以及不同的磨轮状态而进行相应的调整。
4.根据权利要求3所述的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法，其特征在于：所述的短路率为电压信号的短路率或电流信号的短路率。
5.根据权利要求1-4所述的一种基于短路率的电解机械复合加工伺服控制方法及系统，其特征在于：所述的电解机械复合加工的方法包括电解机械复合加工、电解钻削以及涉及电解与机械加工的复合加工方法。
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