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1、基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究目 录摘 要4关键词4ASTRACT5Keyword5第一章 绪论61.1 高速快走丝电火花线切割机床在制造业中的地位61.2 电火花线切割分类61.3 国内外电火花线切割机床发展的现状71.3.1 国外电火花线切割机床发展状况81.3.2 国内电火花线切割机床发展状况91.4 本课题研究的内容和意义121.4.1 高速快走丝线切割机床的概况121.4.2 高速快走丝线切割机床面临的压力121.4.3课题的任务与研究内容14第二章 高速快走丝电火花线切割概述152.1 高速快走丝电火花线切割机的组成部分及作用152.1.1 机械系统1
2、52.1.2 脉冲电源182.1.3 控制系统192.2高速快走丝电火花线切割加工的原理212.2.1 电蚀原理212.2.2 轮廓的实现232.3高速快走丝电火花线切割加工基本概况242.3.1高速快走丝线切割加工特点242.3.2 电火花线切割加工的应用范围242.4 高速快走丝电火花线切割机床走丝方式控制252.5本章小结28第三章 循环换向控制方法293.1钼丝长度对表面粗糙度影响机理探讨293.2 现有钼丝运行长度控制方法313.2.1 缩短行程开关之间的距离313.2.2步进电机控制循环走丝方式323.3 短循环换向控制方法333.4本章小结34第四章 基于单片机控制的短循环走丝方
3、式设计354.1 换向系统组成与短循环换向方法354.1.1单片机的选型364.1.2 AT89C2051单片机的特征、组成和使用364.2 键盘的设计404.3 换向控制系统的软件设计414.3.1 短循环加工子程序结构424.3.2 中断服务程序设计434.3.3 换向子程序设计434.3.4 自动停机方法444.4 系统抗干扰措施454.5 系统控制电路464.6 本章小结48第五章 短循环走丝控制的实践495.1 采取的线切割机床及有关参数495.2 循环控制505.3 实际加工运转情况525.3.1 改造后短循环的控制方法对粗糙度的影响525.3.2 短循环控制系统稳定性545.4
4、本章小结54第六章 结论与展望55参考文献57致 谢60摘 要本课题属于企业技术改造项目。根据课题要求，提出了利用短循环走丝方法以降低高速快走丝电火花线切割机床加工工件的表面粗糙度值；并用单片机实现了相应的控制，完成了控制线路电路板设计和制作，利用控制电路对现有线割机床进行了改造。实践表明，这一控制方式运行稳定、有效，在实际生产中取得了明显的效果和良好的经济效益。本文在总结实践和参考大量文献的基础上，首先简要地介绍了高速快走丝电火花线切割的基本组成、工作原理以及国内外目前电火花线切割机床发展的现状。随后分析了传统的高速快走丝电火花线切割机床走丝控制方式及目前已开发使用的短循环走丝方式存在的问题
5、，提出利用单片机来实现短循环走丝加工方式的必要性。文中重点分析了短循环走丝工作原理、控制系统组成、系统控制程序和短循环加工控制子程序的结构，设计了相应的控制程序，并提出了系统抗干扰的相关措施。在几乎不增加成本的前提下，利用软件，实现了短循环走丝方式的控制，并成功制作了控制电路。利用该控制系统，作者进行了短循环高速快走丝电火花切割加工实践。实践表明，该控制系统电路输出控制信号稳定；从实际效果上看，可显著提高工件表面质量。关键词：高速快走丝电火花线切割；短循环：单片机ASTRACTThe task is a Pieces of the technological remolding itemThe
6、 PaPer analyzes the feasibility of rising to surface roughness by the way of HS-WEDMs short-cirele reversing And it is realized by the SCM-controlling to overcome the shortcoming in the trad1tional control FinalIy the controlling circuit board is finished,and the machinetool is rebuilded ExPeriment
7、showed that the short-cirele reversing works efficiently and stably,and it obtained the favorable effect and economy On the base of the vast related literatures and experience, the Paper first introduced briefly the basic structure and the principle of the HS-WEDM,and the current situation of develo
8、pment at home and abroadSecondly the paper studied some problems of the traditional reversing and the present condition of short-cirele reversing on the HS-WEDMAnd a new method is put forward to raise the surface roughness by the short-circle reversingThe paper analyzed the principle of short-circle
9、 reversing，the composing of control-system by the SCM,and designed the main program and the subprograms，and put forward the anti-interference measure Finally，increasing hardly cost of remoIding，the key technique of short-circle reversing using the SCMs software and interfaceAt last,some experiments
10、using the short-cirele reversing by the SCM are performedAnd that shows the system works stably;it can increase surfacer oughness markedlyThe technology is put into use nowKeyword:HS-WEDM；short-cirelereversing； SCM第一章 绪论1.1 高速快走丝电火花线切割机床在制造业中的地位随着科学技术的日新月异和工业生产的迅猛发展，电火花线切割技术己成为机械制造领域中一种重要的加工技术，它是通过两
11、电极间脉冲放电，用电蚀原理对工件进行加工的。线切割加工具有无切削力，工件材料硬度对可加工性影响不大等优点，因此能适合各种特殊性能的材料和各种复杂表面及微细、精密、薄壁以及低刚性零件，所以广泛应用于航空、电子、电器、汽车、家电、轻工等领域(参见表1-1)，特别是在模具加工行业，得到了广泛的应用。表1-1电火花线切割加工方法的应用范围Table1-l the application scope of HS-WED Mmachining tools分 类适 用 范 围二维形状模具冷冲模(冲裁模、弯曲模和拉伸模)、粉末冶金、挤压模、塑料模三维形状模具冲裁模落料凹模、三维型材挤压模、拉丝模电火花加工用的
12、电极加工形状复杂、微细通孔用的电极、加工带斜度型腔的电极微细精密加工加工化学纤维喷丝头异形窄缝、槽微型精密齿轮及模具工量具轮廓成形刀锯外形、样板凸轮及模板试制品及零件加工试制品直接加工多品种、小批量的几何形状复杂的零件以及超大厚度的零件特殊材料零件加工半导体材料、铁氧体材料、陶瓷材料、聚品金刚石模具行业的迅速发展，对电火花线切割机床提出了更高的要求12，从而也进一步促进了电火花线切割技术的发展，促使电火花线切割高新技术产品不断涌现，产量不断增长。现在，国际市场每年销售的电火花线切割机床就达七千余台，其中瑞士占18%，日本占52%。我国电火花线切割机床的拥有量已达五万多台，居世界首位，其中95%
13、为高速走丝电火花线切割机床(英文为HS-WEDM)，它己在机械行业中起着重要的作用。3451.2 电火花线切割分类电火花线切割分类见如下所示6。1.3 国内外电火花线切割机床发展的现状目前我国生产和使用的绝大多数为高速快走丝电火花线切割机床，而国外生产和使用的则主要为慢速单向走丝电火花线切割机床。两者相比，除了采用的工艺不同外，无论在精度、功能、自动化程度、可靠性、加工稳定性和加工工艺指标方面。还是在外观等方面，前者较后者水平均明显低一个档次。我国的电火花线切割机一般最大加工速度为216mm2/min，国外已超过30mm2/min，我们的尺寸精度一般在001mm，国外达5m2m；表面粗糙度我们
14、一般为Ra12525m ，最好为Ra06m 1m，而国外则小于Ra03m789。差距是客观存在的，只有清醒地看到这一点，及时地吸收国外的新技术，消化并运用于我们的产品上，同时根据我国及国际市场的实际情况灵活运用新工艺，才能使这一差距逐步缩小。认清国外电火花线切割机床近几年来新技术的应用情况，对国产线切割机水平上一个档次是大有裨益的1014。1.3.1 国外电火花线切割机床发展状况国外电火花线切割机床的发展，在原则上离不开三大趋势。即高速化、高精度化(包括表面质量)、高自动化，近年来经济型机床也是一个发展趋势。在高速化方面，日本走在前列，各厂家均有大加工速度在250300mm2/min的机床，例
15、如三菱电机公司的标准型DWCH系列机床、经济型DWCC2系列机床加工速度均为250mm2/min，高速型DWCU系列机床最高加工速度达300mm2/min，80年代后期，瑞士AGIE公司配备HMC电源的ACsprint系列机床，90年代初Charmilles公司的ROBOFIL1000系列机床最大加工速度均达到300mm2/min。目前的电火花线切割机床，几何精度与运动精度均已达到了极高的程度：全行程定位精度23m，重复定位精度2m，加工精度23m，表面粗糙度Ra01m，为了保证这些精度长时间不变，各生产公司做了不懈的努力，采取了一系列的保护措施。AGIE公司的AC系列机床，尽管功能差异较大，但机床的机械结构却大体相同。与同类机床相比，其净重量约为其他机床的二倍，重量的增加主要是考
