基于LabVIEW电解机床保护系统研制

王 健，孙伦业，张永红，宋子豪

(安徽理工大学 机械工程学院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

电解加工时如果阴极的进给速度大于阳极的腐蚀速度，就有可能造成阴极和阳极的短路，造成阴极烧伤[1]。电解加工时阴极烧伤会造成之后的零件加工精度降低。为了保证零件的加工精度和减少阴极损伤带来的经济损失，研制电解机床的保护系统势在必行。笔者通过对机床运动机制的了解，通过LabView编写出保护程序，实现在故障时快速退刀，解决阴极烧伤带来的损失。

1 保护系统的设计

1.1 电解加工机床工作原理

图1为电解加工机床基本构造。X轴由私服电机驱动，控制阴极的回退和进给。C轴由直驱回转马达驱动，控制阴极低速回转运动。X轴和C轴协同工作从而实现机床加工运动[2]。

图1 电解加工机床基本构造1.伺服电机 2.行星减速器 3.滑枕平台 4.直驱回转马达 5.底座 6.主轴 7.轴承座 8.直线轴承 9.阴极工具 10.阳极工件 11.直线导轨 12.直线光栅

1.2 保护系统的设计

图2为电解加工机床保护过程的示意图。保护的方案是在电解加工过程中通过数据采集卡实时采集加工时电流，监测其是否发生突变或者超过正常工作是的额定电流，如果没有超过正常工作时的额定电流，阴极刀具会继续进行程序预设的加工运动。假如检测的电流超过正常工作的额定电流，机床阴极原来运动程序会立即停止，保护的运动程序介入，然后控制阴极快速后退至起始位置，最后关闭程序。

图2 为电解加工机床保护示意图

1.3 保护系统硬件组成

电解加工机床保护系统的硬件组成图3所示，主要包括运动控制卡、直流电流变送器、数据采集卡和PC主控机等部分。

图3 复合电解加工机床对刀系统硬件

运动控制卡: 选用美国Delta Tau公司 Turbo PMAC2-Eth-Lite多轴控制器控制卡。此控制卡可以PC机进行通讯，配合机床上的光栅可以实现对X轴直线运动机构的控制动和对运动位置的实时精确监测。

数据采集卡：NI USB6002是一款多功能DAQ设备。它提供了模拟I/O、数字I/O和一个32位计数器。采集卡采用的是总线供电，连接PC机配合驱动使用[3]。

直流电流变送器：由于电解加工时的电流可达几百安培，使用采集卡不能直接采集，电流变送器可将大电流转换为可采集的电信号[4]。

1.4 保护系统软件设计

程序是使用LabVIEW软件作为开发平台。可以依靠LabVIEW 软件中的Active X自动化调用PMAC控制卡所提供的服务器程序PmacServer。来实现PC机与控制卡之间的通信[5]。

调用“GetResponseEx”函数的方法来建立发送指令子Ⅵ，在LabVIEW中调用PComm32动态链接库中的“PmacGetResponseA”函数方法建立Ⅵ来实现实时反馈位置[6]。设计出机床X轴运动子程序如图4所示，X轴反馈位置子程序图5所示。

图4 X轴运动程序

图5 X轴反馈位置程序

利用LaBVIEW软件中数据采集工具DAQmx助手采集电解工作中电流的变化，与预先设定的额定电流进行比较。如果采样电流小于额定电流，执行条件结构中的假事件，假事件为空指令，所以保护程序不会干预机床程序的正常运行。 如果采样电流大于额定电流，则条件结构中的真事件就会执行，控制X轴电机停止运动，然后控制阴极快速后退至起始位置，最后关闭程序。图6左侧为采集程序，右侧是条件为真的程序。

图6 采集程序和条件为真的程序

2 实验验证

由于电解加工时的电流过大，此实验采用低压电源进行模拟实验，来验证程序的可行性。如图7所示实验采用5V的直流电源，电源串联一个1 Ω电阻，采集卡用单端的方式与电阻并联，然后将正极接在工件上负极连接阴极。预设电流阈值为0.1A。

图7 实验电源和工件摆放图

实验开始时阴极匀速向前运动当阴极触碰到工件的一瞬间阴极迅速停止向前运动，然后快速回退至

起始位置。实验结果表明研制的电解机床保护系统具有可行性。

3 结 语

为了有效的实现对数控电解机床在加工时的实时保护，防止电流过载烧伤阴极，提出了保护阴极的方案。并以PC机、PMAC多轴运动控制卡、直流电流变送器以及 NI USB-6002数据采集卡作为系统主要硬件开发了机床保护系统。电流实时止运动并快速回退。经过实验的验证，该方案具有合理性和可行性，该保护程序可以为以后电解加工提供借鉴，减少加工时故障带来的经济损失。