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研究生:李祖霖
研究生(外文):Zu-Lin Li
論文名稱:放電加工機間隙控制與製程之研究
論文名稱(外文):Study on CNC Gap Control for Electric Discharge Machines
指導教授:柯志隆
指導教授(外文):Chih-Lung Ko
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:PC104運動控制卡放電加工排渣路徑間隙控制搖動加工
外文關鍵詞:Dreg RemovalPC104 Motion ControllerEDMGap ControlShaking Process
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在目前之工具機產業,為了提升產品模具之精度要求、增加耐用性,所使用加工材料趨於超硬合金材料,有愈來愈普遍的趨勢,放電加工可利用適當的電極對超硬合金材料作加工,解決傳統以力學切削方式進行的機械加工方法無法處理的困擾,但放電加工本質上就是一種效率不高的加工方式。本論文就以如何保持原傳統非線性比例控制放電間隙的加工優點,改以線性比利積分控制放電間隙,比較其運動控制的平順度與效率,進行相關討論。

本論文以開發商業化的放電加工機為目標,設計完成四軸V Command速度伺服控制器並加以應用在放電加工機上,搭配高精度的光學尺應用,進而驅動各軸達到高精度的定位控制,且其優點能利用低價位的伺服系統達到高精度的加工。並在PC-Based控制器上研製CNC放電加工所需的搖動加工機能及排渣動作。

本研究由放電伺服機構的原理,建立一個實驗平台來進行放電間隙控制的研究實驗,此實驗平台可以將不同的控制法則,模擬應用於實際的放電加工機的情況,進而針對放電加工機伺服系統控制有所依據,加以改良。此實驗平台建立完整實驗環境及改進的構想,以為將來更深入的研究工作扎下基礎。
In the modern machine tool industry, Electric Discharge Machining (EDM) is widely used to form shapes and cut materials that are difficult to work with using conventional machining methods. However, the nature of EDM is an inefficient way of machining work piece. In this study, we investigate linear PI controller as compared to traditional non-linear methods in the EDM gap control.

In this work, we focus on integrating a CNC system for a commercial EDM machine. We developed a 4-axis motion controller card to take feedback from linear scale and send reference voltages as velocity commands to the DC servo motor drives. We developed a series of motion programs to implement shaking and dreg removal cycles.

We have also built an experimental platform to simulate the EDM motion process. This platform realizes a complete experimental environment as a good foundation for future improvement on EDM control algorithms.
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表 目 錄 vi
圖 目 錄 vii
第一章 序論 1
1.1 引 言 1
1.2 文獻回顧 4
1.3 研究動機及目的 5
1.4 本文結構 6
第二章 放電加工原理 6
2.1 放電加工的過程 6
2.2 放電加工機的構造組成 8
2.3 放電加工的技術 13
2.3.1 搖動加工的方法 14
2.3.2 搖動運動的形狀 15
2.3.3 排渣動作的軌跡 16
2 .4 ANCA-EPPL的路徑撰寫 18
第三章 放電加工機運動控制卡的設計 21
3.1 運動控制卡的架構 21
3.1.1 伺服控制卡的比較 23
3.2 P COMMAND與V COMMAND 24
3.2.1 P command位置控制模式 24
3.2.2 V command速度控制模式 25
3.3 串列式 ADC 與 DAC 系統設計 26
3.3.1 DAC轉換原理與設計 26
3.3.2 ADC轉換原理與設計 30
3. 4 RS-422的串列通訊 31
3.4.1 RS-422的串列通訊硬體設計 32
3.4.2 RS-422的串列通訊協定規劃 34
3.4.3 RS-422的串列通訊韌體設計 37
第四章 放電加工機控制 39
4.1 間隙控制的原理 39
4.2 ANCA控制器實現間隙控制的方法 42
4.2.1 「假動作」(Pseudo Move)的設計 44
4.2.2 「間距控制」(搖動加工)模式撰寫 45
4.3 伺服系統控制間隙的設計 46
4.3.1 傳統利用 Non-linear P controller 控制間隙方式 46
4.3.2 利用PI Controller控制間隙方式 47
4.4比較NON-LINEAR P CONTROLLER與PI CONTROLLER控制間隙的想法 48
第五章 實驗結果與分析 51
5.1 實驗系統架構介紹 51
5.2 實驗步驟 55
5.2.1 實現利用Non-linear P control控制間隙 57
5.2.2 實現利用PI control控制間隙加以分析 58
5. 3 實驗結果 59
5 .4 實驗結果分析 68
第六章 結論與未來展望 71
參考文獻 73
簡歷 76
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