李強，朱國征，白基成

(哈爾濱工業(yè)大學 機電工程學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

微細電火花加工機床開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用

李強，朱國征，白基成

(哈爾濱工業(yè)大學 機電工程學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

為了實現(xiàn)我國具有微細陣列孔結(jié)構(gòu)的工業(yè)級精密微噴關(guān)鍵部件的自主開發(fā)，圍繞微細電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)，在研制具有多種功能的微細電火花機床基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于PMAC運動控制卡和工業(yè)控制計算機的開放式數(shù)控系統(tǒng)。分析了工作臺控制系統(tǒng)、線電極磨削控制系統(tǒng)、電火花脈沖電源控制系統(tǒng)、工作液控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)設(shè)計等部分的相關(guān)組成及控制方案。該系統(tǒng)可實現(xiàn)較高的機床運動精度，滿足了微細電火花加工中對脈沖電源信號控制和反饋的具體加工需求，保證了微細電極的在線制作以及微細陣列孔的加工，對我國微細電火花加工技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

微細電火花；微細陣列孔；PMAC卡；開放式數(shù)控系統(tǒng)

微細陣列孔作為一種典型的微細結(jié)構(gòu)在精密儀器、航空航天、微機械、化纖等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電火花加工作為一種非接觸式的加工方法，在加工中具有加工應(yīng)力小，工件損耗小等優(yōu)點，在微細制造業(yè)中具有無可比擬的優(yōu)勢[1]。因此開展對微細陣列孔電火花加工技術(shù)的研究，對實現(xiàn)我國工業(yè)級精密微噴關(guān)鍵部件的自主開發(fā)及生產(chǎn)具有重要意義。數(shù)控系統(tǒng)作為微細電火花加工機床的主要組成部分之一，對機床的運動精度、加工性能以及穩(wěn)定性都有較大的影響[2]。一般分為傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)和開放式的數(shù)控系統(tǒng)。目前，傳統(tǒng)的計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)大多采用專用計算機系統(tǒng)，軟、硬件對用戶封閉，產(chǎn)品的彼此不兼容使得數(shù)控系統(tǒng)難以進行結(jié)構(gòu)的改變和功能的擴展，不能滿足微細電火花加工技術(shù)的發(fā)展要求；開放式數(shù)控系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠和全面開放的特點，同時能夠滿足本文對微細陣列孔加工的特殊要求。開放式數(shù)控系統(tǒng)最早出現(xiàn)于美國，并在歐美等發(fā)達國家迅速發(fā)展，而國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)研究發(fā)展較慢，并且高檔數(shù)控系統(tǒng)也一直受到相關(guān)的技術(shù)封鎖[3]。本文采用美國Delta Tau公司研制的基于ISA總線的PMAC多軸運動控制卡作為開放式數(shù)控系統(tǒng)的核心處理部件，該運動控制卡具有開放性的硬件以及開放性的軟件結(jié)構(gòu)[4]，支持多種工作平臺的多功能軟件，既能與步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機等多種電機連接，又能接受各種檢測元件的反饋信號，具有強大的邏輯功能和判斷能力?；赑C機的嵌入式運動控制卡能夠在保證開放性控制系統(tǒng)性能的同時，具有降低研發(fā)成本，減小體積等多種優(yōu)勢[5]。因此本文以Windows操作系統(tǒng)為軟件平臺、VC++為開發(fā)工具，針對微細電火花加工技術(shù)的特點，研制了一種基于PC +PMAC具有開放式操作的數(shù)控系統(tǒng)，加速了微細電火花加工技術(shù)的發(fā)展。

1 開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計

微細電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：高精度微小進給裝置；微細電極制作技術(shù)；微小能量的加工電源；與其他技術(shù)組合的新型加工技術(shù)；加工過程的監(jiān)控技術(shù)[6]。本文研究的微細電火花加工機床與傳統(tǒng)的微細電火花加工機床相比[7]，具有更高精度的工作臺進給、微能脈沖電源供電、塊電極制作、線電極制作、在線測量、工作液制備等多種功能，可以實現(xiàn)微細陣列孔工件的小批量生產(chǎn)。因此，本文主要從以下幾個部分對微細電火花加工機床的開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究。

1.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文研制的控制系統(tǒng)主要是PMAC運動控制卡以及工業(yè)控制計算機實現(xiàn)的，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。工控機主要完成非實時任務(wù)，包括程序編寫和參數(shù)設(shè)置，而實時任務(wù)性較強的事件主要由插入工控機擴展槽的PMAC運動控制卡完成。

機床的工作臺運動系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)X/Y/Z三軸聯(lián)動，本文中的X/Y/Z三軸均采用交流伺服電機驅(qū)動精密滾珠絲杠實現(xiàn)工作臺進給，再由伺服電機的編碼器反饋構(gòu)成位置閉環(huán)修正進給，同時在機床本體上裝配精密光柵尺測量工作臺位移，將測量結(jié)果反饋給運動控制卡。線電極磨削控制系統(tǒng)包括線電極磨削裝置、收絲伺服電機、恒張力控制等，保證電極絲在運轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性。電火花加工控制系統(tǒng)主要由脈沖電源控制部分以及放電狀態(tài)檢測部分組成，保證了電火花加工過程中的高效性和穩(wěn)定性。此外，機

床采用高純度去離子水作為加工工作液，工控機通過繼電器等開關(guān)電路對其進行控制。

圖1 微細電火花機床控制系統(tǒng)總體方案Fig. 1 The program of CNC system for micro-EDM device

1.2 工作臺控制系統(tǒng)

在微細電火花加工中，由于微細電火花加工的脈沖放電能量小，蝕除速度緩慢，而且放電間隙只有數(shù)微米，可供調(diào)節(jié)的間隙范圍有限，這就要求機床工作臺控制系統(tǒng)具有很高的響應(yīng)速度和控制靈敏度[8]。本文的工作臺運動系統(tǒng)主要控制機床的工作臺分別沿X/Y/Z三方向的預定軌跡精確運動，控制策略如圖2所示，保證了微細電火花加工機床的位置控制精度，達到理想的加工效果。

圖2 機床工作臺控制策略示意圖Fig. 2 The schematic diagram of motion control system

圖2中，工作臺控制系統(tǒng)由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、工控機、PMAC卡、伺服電機、光柵、限位開關(guān)等部分組成。PMAC卡作為控制系統(tǒng)核心，實現(xiàn)了伺服電機的驅(qū)動控制、機床位置的采樣處理、誤差補償以及外部電路響應(yīng)等多種功能。X/Y/Z三軸工作臺是機床的主體部分，其中X/Y工作臺采用二維交叉式直線滾動導軌，降低了工作臺質(zhì)量和慣量，提高了靈敏度，Z軸為機床主軸所在工作平臺。PMAC卡發(fā)送PWM信號控制了三軸伺服電機，伺服電機通過柔性聯(lián)軸器驅(qū)動高精密滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，使工作臺在導軌上按照預訂軌跡往返運動。同時，伺服電機驅(qū)動器接收編碼器反饋的位置信號，對輸出脈沖信號進行修正，達到位置閉環(huán)控制效果。通過設(shè)定伺服電機驅(qū)動器的電子齒輪，工作臺的移動精度最終達到了單脈沖20 nm。為了實時監(jiān)測工作臺的移動位置，運動控制系統(tǒng)采用了分辨率較高的Renisshaw光柵尺，光柵尺信號通過細分盒后可達到單脈沖20 nm的矩形脈沖信號，脈沖信號反饋至PMAC卡，準確地反映出工作平臺的位置。另外X/Y/Z三軸的限位開關(guān)采用光電式結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠?qū)崟r、準確判斷機床是否處于工作行程范圍內(nèi)，并及時將光電信號轉(zhuǎn)換為電平信號反饋給PMAC卡。

機床工作臺控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)工作臺定點、定位移動，也能實現(xiàn)恒速連續(xù)運動。作為微細電火花機床，其運動精度要求較高，而在機床安裝過程中很難達到所需要求，所以在機床使用前必須進行螺距誤差補償。本機床的補償策略采用軟件誤差補償方法，是根據(jù)PMAC卡供應(yīng)商提供的配套軟件Pewin32實現(xiàn)的。軟件誤差補償方法是利用計算機輔助補償?shù)姆椒ㄏㄎ徽`差，具有靈活性大，補償量修改方便等優(yōu)點。因為本文的工作臺行程較小，X/Y/Z三軸工作臺的行程分別為120/100/80 mm，并且不易于裝夾激光干涉儀的干涉鏡和反射鏡，所以本文采用工作臺上安裝精密光柵尺對工作臺的定位誤差進行測量。機床的實際應(yīng)用過程中，工作臺的移動距離是不確定的。本文采用采樣點之間間距不定的方法，對機床的定位誤差進行測量，其中X軸的測量結(jié)果如圖3所示。

圖3 X軸誤差補償前的定位誤差Fig. 3 The measurements of positioning error for X axis without error compensation

從圖3中可以看出X軸在補償前，螺距累積誤差較大，對微細電火花加工存在很大的影響，最大可達12.3 μm，并存在一定的反向間隙誤差，約為1.7 μm，因此根據(jù)軟件誤差補償方法進行補償。誤差補償?shù)臄?shù)據(jù)測量時，每個采樣點之間的距離均相等，為4 mm，X軸工作臺總行程120 mm的采樣點數(shù)目為30個。多次測量每個采樣點的定位誤差，并取得平均值。根據(jù)PMAC卡的絲杠補償功能以及伺服電機的電子齒輪計數(shù)單位，計算每個采樣點處的補償脈沖數(shù)，輸入到間隙補償表和絲杠補償表，可以達到雙向補償?shù)男Ч?，最終X軸經(jīng)過補償后得到的定位誤差如圖4所示?？梢钥闯?，X軸在補償后螺距累積誤差以及反向間隙誤差均得到了較大的改善。應(yīng)用同樣的方法，Y/Z軸的采樣個數(shù)分別為25和20，在進行螺距累積誤差補償和反向間隙誤差補償后，獲得的Y/Z軸工作臺的定位誤差如圖5、6所示。最終按照國標的規(guī)定，分別對X/Y/Z軸工作臺進行多次測量，計算得到X/Y/Z三軸工作臺的重復定位精度分別為2.9/4.2/2.3 μm，達到了微細電火花加工的要求。

圖4 X軸誤差補償后的定位誤差Fig. 4 The measurements of positioning error for X axis with error compensation

圖5 Y軸誤差補償后的定位誤差Fig. 5 The measurements of positioning error for Y axis with error compensation

圖6 Z軸補償后的定位誤差Fig. 6 The measurements of positioning error for Z axis with error compensation

1.3 微細脈沖電源及伺服運動控制系統(tǒng)

微細脈沖電源作為微細電火花加工機床的重要組成部分之一，脈沖電源的優(yōu)劣對微細電火花加工存在較大的影響[9]，特別是放電狀態(tài)檢測模塊是機床實現(xiàn)伺服運動的重要組成部分，因此脈沖電源及其檢測是數(shù)控系統(tǒng)不可或缺的一部分。本文的微細脈沖電源采用了自主研發(fā)的多種電加工模式、能量可選范圍較大的納秒級加工脈沖電源，其控制示意圖如圖7所示。

圖7中，工控機通過RS485接口控制格爾仕公司研制的DWW-2型直流電源，設(shè)定主回路中的開路電壓以及最大電流值，并為功放電路提供所需的穩(wěn)壓直流電源。主振電路、驅(qū)動電路、功放電路主要通過控制晶體管關(guān)斷為微細電火花加工提供所需的加工脈沖電源。

圖7 微細脈沖電源控制系統(tǒng)示意圖 Fig. 7 The diagram of micro-pulse power control system

在電火花加工過程中，脈沖電源正、負兩極分別連接到工件和電極，實現(xiàn)工件的放電蝕除。放電狀態(tài)檢測部分通過實時測量放電兩極之間的平均電壓，然后壓頻轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，并經(jīng)過檢測電路處理后，將兩極之間的放電狀態(tài)反饋信號返回至PMAC卡，實時的顯示、判斷電火花加工的放電加工狀態(tài)。

電火花加工一般分為短路、開路以及正常放電3種放電加工狀態(tài)，本研究的機床運動就是根據(jù)放電兩極之間的放電加工狀態(tài)轉(zhuǎn)換的壓頻信號來實現(xiàn)對機床的伺服運動進行控制，如圖8所示。

圖8 機床電機伺服控制策略Fig. 8 The servo control strategy of micro-EDM device

開路時，放電兩極之間的間隙大于放電間隙，需要機床實現(xiàn)快速進給提高工作效率，對應(yīng)開路速度Va；短路時，放電兩極之間的間隙小于放電間隙，需要機床快速回退，避免電極和工件損壞，對應(yīng)短路速度Vb；正常放電時，放電兩極之間的間隙約等于放電間隙，需要機床根據(jù)正常放電時的平均電壓，自適應(yīng)調(diào)整機床的進給速度，正常放電狀態(tài)下最大和最小的電機伺服速度分別為VU和VL。在數(shù)控系統(tǒng)中Va、Vb、VU、VL均能夠根據(jù)實際加工狀況進行在線調(diào)節(jié)，滿足不同加工要求的同時，提高放電穩(wěn)定性和加工效率。

1.4 線電極磨削控制系統(tǒng)

本文研制的機床最終目的是加工固定間距的微細陣列群孔，而微細陣列群孔的加工需要制備微細電極，微細電極的在線制作主要有塊電極磨削和線電極磨削兩種方法[10]。本數(shù)控系統(tǒng)為提高加工效率以及加工質(zhì)量，選擇了加工效率較高的塊電極磨削作為粗磨削加工以及加工質(zhì)量較高的線電極磨削作為精磨削加工。塊電極磨削采用銅粉燒結(jié)而成的銅塊作為塊磨削電極，電極軸沿徑向方向進給，達到粗磨削的效果，進給控制比較簡單，而線電極磨削需要配套的線電極磨削裝置，其控制相對復雜。

線電極磨削裝置，如圖9所示，主要包括儲絲筒、磁滯制動器、導輪、導電輪、收絲電機等[11]。線電極磨削控制系統(tǒng)的主要目的是保證線電極磨削裝置中電極絲的恒速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)以及電極絲的恒定張緊力，因此本文采用了伺服電機恒扭矩驅(qū)動電極絲的移動，雙磁滯制動器產(chǎn)生恒定阻尼，控制電極絲內(nèi)部張緊力恒定，最終形成的控制系統(tǒng)如圖10所示。

圖9 線電極磨削裝置示意圖Fig. 9 The movement wire system of WEDG

圖10 線電極磨削裝置控制示意圖Fig. 10 The schematic diagram of WEDG control system

本文使用三菱伺服電機作為收絲電機，既可采用脈沖脈寬調(diào)制信號(PWM)進行位置控制，又可以采用模擬量信號進行速度和轉(zhuǎn)矩控制?？紤]到微細電火花加工中線電極絲速較低并且穩(wěn)定，通過PMAC卡輸出收絲控制信號，進行PID調(diào)節(jié)后實現(xiàn)控制伺服電機，同時控制系統(tǒng)將電機編碼器的反饋信號發(fā)送至PMAC卡中，構(gòu)成位置閉環(huán)[12]，使伺服電機以恒定的轉(zhuǎn)速和扭矩旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動電極絲在導輪上移動，電極絲的絲速約為1mm/min。

磁滯制動器a固定于儲絲筒之上，其主要目的是減小儲絲筒受慣性力的影響。磁滯制動器b安裝于導輪之間，其主要目的是調(diào)節(jié)電極絲的恒定張緊力，使電極絲與導電輪接觸良好，以及電極絲在放電加工位置穩(wěn)定。磁滯制動器通電后的扭矩與電流成正比關(guān)系，因此對磁滯制動器的控制是通過改變電流來實現(xiàn)的。本文通過工控機控制微處理器輸出PWM，經(jīng)過脈寬調(diào)制電路處理后輸出對應(yīng)關(guān)系的直流電信號，分別對磁滯制動器a和b進行控制。由收絲電機控制部分以及磁滯制動器控制部分組成的微細電火花線電極磨削控制系統(tǒng)，經(jīng)過大量試驗驗證，能夠保證線電極磨削裝置的正常、穩(wěn)定加工，比較準確的磨削特定尺寸的高質(zhì)量微細電極。

1.5 工作液制取控制系統(tǒng)

本文的工作液采用了高純度的去離子水，運用三級過濾裝置，使去離子水電阻率不小于16MΩ·cm。去離子水制取及其控制系統(tǒng)如圖11所示。工控機通過PMAC卡控制開關(guān)電路，分別對三級循環(huán)離子樹脂過濾部分的開關(guān)閥、水泵以及抽取去離子水作為工作液的供給泵進行控制。電阻率測量儀實時監(jiān)測去離子水的電阻率，并按照一定的頻率反饋檢測信號給PMAC卡，判斷去離子水是否達到加工所需要求。同時水位傳感器實時判斷工作液是否低于正常水位，并發(fā)送反饋信號于PMAC卡進行處理。工作液控制系統(tǒng)能夠使去離子水通過三級過濾裝置后，滿足高純度去離子水的要求，也保證了微細電火花的正常加工。

圖11 去離子水工作液制取控制示意圖Fig. 11 The diagram of working fluid control system

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其組成部分詳細的設(shè)計，本文研制了基于PMAC卡的微細電火花數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分。由于微軟的VC++開發(fā)軟件具有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，便于與上位機進行通訊連接、編程周期短等優(yōu)點，本文運用其對微細電火花機床控制系統(tǒng)進行了程序開發(fā)，編寫了數(shù)控軟件，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖12所示。

圖12 數(shù)控系統(tǒng)軟件部分示意圖 Fig. 12 The diagram of software design for numerical control system

從圖11中可知微細電火花數(shù)控系統(tǒng)不僅具有一般電火花加工機床的功能，而且針對微細陣列孔加工的特殊要求增加了孔中心定位、線電極裝置控制、去離子水裝置控制、工藝參數(shù)庫等功能。

本文使用的工件是通過2個定位孔來實現(xiàn)定位的，陣列孔的加工位置坐標也均是基于定位孔中心坐標設(shè)定的?？字行亩ㄎ还δ?，是使用電火花加工技術(shù)中接觸感知的方法確定兩個定位孔中心點的位置坐標，然后自動生成加工坐標系，在加工坐標系中移動到陣列孔加工的特定位置。工藝參數(shù)庫包含了微細脈沖電源中可設(shè)定的多種電加工參數(shù)，如開路電壓、電阻、電容、脈寬、脈間等，同時可以根據(jù)所選的電加工參數(shù)對伺服進給參數(shù)進行選擇，使脈沖電源的放電能量可選范圍變大。

3 加工案例

本文采用上述的開放式數(shù)控系統(tǒng)，通過多次試驗及調(diào)試得到合適的加工參數(shù)，可以順利的加工直徑約45μm，直徑偏差不大于1μm，長徑比大于16的電極軸。應(yīng)用所加工的微細電極，加工了2×128的陣列孔，孔間距0.558 8mm，孔間距誤差約1.5μm，如圖13所示。單個微細孔的加工時間約10s，2×128的陣列孔孔徑為50±1μm，通過電子掃描顯微鏡獲得微細孔的微觀圖如圖14所示。

圖13 2×128陣列孔的孔間距誤差Fig. 13 The position deviation of distances between each two holes in 2×128 micro array holes

圖14 單個微細孔的SEM圖Fig. 14 SEM photograph for one micro hole

4 結(jié)論

本文在分析研究微細電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對微細電火花加工中存在的工作臺高精度運動控制、線電極磨削裝置恒張力控制、電火花放電狀態(tài)檢測等技術(shù)難點，構(gòu)建了基于工業(yè)控制計算機和PMAC運動控制卡的開放式數(shù)控系統(tǒng)。這種數(shù)控系統(tǒng)在本文的微細電火花加工中得到了很好的運用，使X、Y、Z三軸工作臺的重復定位精度分別達到了2.1、4.2、2.3 μm。線電極磨削裝置能夠?qū)崿F(xiàn)恒張力控制，最終可以比較穩(wěn)定的獲得直徑約45 μm，直徑偏差不大于1 μm，長徑比大于16的電極軸。脈沖電源控制系統(tǒng)可以為微細電火花加工提供所需的加工脈沖電源，同時通過實時檢測兩極之間的放電狀態(tài)，為加工過程中的伺服進給提供了判斷依據(jù)。去離子水裝置控制系統(tǒng)實現(xiàn)了電阻率不小于16 MΩ·cm的去離子水制取，并為微細電火花放電加工提供工作液。利用該控制系統(tǒng)，微細電火花加工機床可以實現(xiàn)穩(wěn)定加工2×128陣列孔，孔間距誤差小于約1.5 μm，孔徑誤差小于2 μm。

[1]王克錫. 電火花成形加工機的發(fā)展特點和今后的方向[J]. 電加工, 1992(2): 42-51. WANG Kexi. The major features and development trends for electric discharge shaped machining machine[J]. Electromachining & Mould, 1992(2): 42-51.

[2]郭銳, 趙萬生, 李論, 等. 基于Linux 的微細電火花加工數(shù)控系統(tǒng)的研究[J]. 計算機集成制造系統(tǒng), 2007, 13(2): 370-374. GUO Rui, ZHAO Wansheng, Li Lun, et al. Micro electrical discharge machining CNC system based on Linux [J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2007, 13(2): 370-374.

[3]陳明君, 郭偉星, 李旦. 基于PMAC開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用新進展[J]. 航空精密制造技術(shù), 2005, 41(2): 28-31. CHEN Mingun, GUO Weixing, LI Dan. Research and application new development of open numerical control system based on PMAC[J]. Aviation Precision Manufacturing Technology, 2005, 41(2): 28-31.

[4]李淑萍, 張筱云. 基于PMAC卡的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J]. 機械工程師, 2012, 42(4): 65-68, 90. LI Shuping, ZHANG Xiaoyun. Study and application on open NC system based on PMAC[J]. Mechanical Engineer, 2012, 42(4): 65-68, 90.

[5]LYU Yong, LIU Yunqiang. Design teaching machine tool of open CNC system on PC [J]. Applied Mechanics and Materials, 2012(190): 774-777.

[6]李文卓, 趙萬生, 于云霞. 微細電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 石油大學學報:自然科學版, 2002, 26(3): 65-68. LI Wenzhuo, ZHAO Wansheng, YU Yunxia. Several key technologies of microelectronic discharge machining [J]. Journal of China University of Petroleum, China, 2002, 26(3): 65-68.

[7]易茂斌. 復合型微細電火花加工裝置及工藝的研究[D]. 天津: 天津大學, 2008: 10. YI Maobin. Study on hybrid micro EDM system and process [D]. Tianjin: Tianjin University, 2008: 10.

[8]周明. 微細電火花加工放電狀態(tài)辨識與預測的理論和方法[D]. 大連: 大連理工大學, 2005: 1. ZHOU Ming. The methodo1ogy of discharging-state identification in micro electrical discharging machining (microEDM)[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2005: 1.

[9]LI Q, BAI J, LI C, et al. Research on multi-mode pulse power supply for array micro holes machining in micro-EDM [J]. Procedia CIRP, 2013, 6: 168-173.

[10]王立影, 林建平, 胡琦, 等. 微細軸加工技術(shù)[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù), 2007(5): 127-130. WANG Liying, LIN Jianping, HU Qi, et al. Technology of micro-rod machining [J]. Modern Manufacturing Engineering, 2007(5): 127-130.

[11]馬虎亮. 微細陣列群孔加工電火花機床宏微復合數(shù)控系統(tǒng)的研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學, 2010: 19. MA Huliang. Research on macro-micro numerical control system for micro-array holes fabrication EDM machine tool [D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2010: 19.

[12]吉方, 張連新, 吳祉群, 等. 線電極磨削系統(tǒng)電極絲恒張力模糊控制研究[J]. 制造技術(shù)與機床, 2011, (3): 26-29. JI Fang, ZHANG Lianxin, WU Zhiqun, et al. Wire constant tension fuzzy control for WEDG system [J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2011, (3): 26-29.

Development and application of open CNC system for micro-EDM machine

LI Qiang, ZHU Guozheng, BAI Jicheng

(School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)

In order to develop an independently developed micro-EDM machine that can produce industrial-grade precision micro components, with micro array holes structure, key features of micro-EDM were anslysed,then a micro-EDM device with multiple functions was developed, providing a new open CNC system based on a PMAC motion control card and an industry PC. Emphasis is placed on analyses of compositions and control schemes of a CNC table control system, wire electrode grinding control system, pulse power control system, working liquid control system, and software system. The resulting CNC system can be applied to a machine that provides high accuracy motion. It satisfies processing requirements for signal control and feedback of pulse power in micro-EDM. So it can realize EDM electrode manufacturing on line as well as micro array hole machining. This research plays an important role in the further development of micro-EDM technology.

micro-EDM; micro array holes; PMAC card; open CNC system

2013-08-01.

時間：2015-07-15.

國家自然科學基金資助項目(51175120)；江蘇省科技支撐項目(BE201248)；泰州市產(chǎn)業(yè)化基金資助項目(TZCX2011020).

白基成(1961)，男，教授，博士生導師.

白基成，E-mail:jichengbai@hit.edu.cn.

10.3969/jheu.201308003

TG661

A

1006-7043(2015)09-1234-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.U.20150715.1728.009.html