连杆裂解槽电火花线切割机床集成控制系统研制

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自上世纪九十年代连杆裂解加工技术在国外诞生以来,凭借其工序简单、加工质量好等优点迅速得到广大连杆制造商的青睐。该技术有三道工序,其中第一道为连杆裂解槽的加工,目前该工序主要使用激光切割工艺。但国内激光切割设备主要依赖于进口,设备投资大,维护费用高。因此研制高效低成本的裂解槽加工设备迫在眉睫。  电火花线切割加工工艺主要用于切割导电材料,因其细小的电极丝,非常适合于连杆裂解槽的加工。但是传统的电火花线切割机床在切割封闭环内槽时需要频繁的拆丝和穿丝,生产效率极低,仅用于试件的制备。  课题组结合电火花线切割加工工艺的特点,设计了连杆裂解槽线切割加工设备,该设备通过巧妙的走丝方式,解决了频繁拆、穿丝问题。并在加工平台中采用左右旋螺纹丝杆进给机构,实现对连杆大头孔内壁两侧裂解槽的同步加工。本论文在上述研究基础上,设计了新一代的机床结构,并研制全新的可调夹具,满足不同连杆的装夹要求。  本论文基于 FPGA研制了专用的电火花线切割电源。主电路采用直流斩波的拓扑结构,通过控制开关管的通断输出可调的脉冲信号。在控制系统中,通过 Verilog HDL语言编写相应的数字逻辑电路,以 NIOSⅡ为核心处理器创建 SOPC最小系统。该电源配备 RS232通信接口,满足 MODBUS协议要求,可稳定高效的与触摸屏通信,实现参数的实时调节与显示。  在机床控制中,以 PLC为核心开发具备自动对中、恒切深控制以及快进工进切换等功能的电气控制系统。其中快进工进切换功能由连杆大头孔直径决定,可满足不同连杆的加工要求。选择触摸屏为人机交互方式,设计专用的机床控制界面。通过一个触摸屏分别与 FPGA、PLC通信,实现机床的集成控制。  应用此机床进行了大量的连杆裂解槽加工试验,证明了机床设计的合理性与可靠性。通过实验优化加工参数,提高了机床的加工效率。
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