针对微细电火花加工中电极（主轴）伺服响应频率低、响应速度慢、实时跟踪性差，放电间隙频繁空载短路，有效放电率低，电极长度短损耗快需频繁更换，加工效率低的问题， 本项目提出并研究了长电极多自由度可控磁悬浮伺服驱动微细电火花加工技术，提高了电火花加工主轴伺服响应频率，提高了加工过程中的有效放电率。研制了磁悬浮驱动主轴，提出并研制了微细电火花加工用微细电极丝夹持定长损耗补偿装置，实现了微细电极丝的夹持和定长补偿。分析了磁悬浮系统控制的基本原理，对五自由度悬浮转子进行了动力学分析。对磁悬浮驱动主轴的总体结构方案进行了设计，利用有限元分析软件Ansoft分别对径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承和磁耦合环节的磁场和磁力进行了相应的仿真分析。 研究了磁悬浮主轴控制系统PID控制算法，设计了基于DSP和FPGA的磁悬浮伺服主轴控制器硬件结构，分析设计了磁悬浮伺服主轴控制器的DSP软件模块程序和算法，以及FPGA的功能模块和PWM产生算法。设计了基于上位工控机的磁悬浮伺服主轴控制系统。测试了磁悬浮伺服主轴响应频率，得出X向、Y向、θ向、φ向响应频率为200Hz，Z向响应频率为150Hz。 采用单片机+CPLD架构设计了微细电火花加工电源脉冲信号发生模块和功率驱动模块，可以产生多种模式的放电波形。其中Tr-RC模式产生的放电电流波形达到200ns。研制了基于放电状态阈值检测的放电状态检测系统。可以对放电状态中的开路、火花放电和不稳定电弧、稳定电弧、短路等放电状态进行实时检测。 提出了磁悬浮伺服驱动主轴电火花微铣削加工技术，进行了磁悬浮伺服驱动主轴微细电火花加工试验研究，研究了磁悬浮伺服驱动主轴较传统滚珠丝杠驱动电火花加工主轴的优越性。并进行了磁悬浮伺服驱动主轴微铣削电火花加工试验，进行了微小孔、锥孔、阶梯孔、微型结构的微细电火花加工。

哈尔滨工业大学

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