微细电火花加工模糊抬刀控制系统的设计及实验研究

提出了一种基于VC＋＋和MATLAB混合编程、进行微细电火花模糊抬刀控制系统的设计方法。该系统的设计是基于电火花加工状态统计、以抬刀高度和抬刀周期为控制量进行的,模糊运算利用MATLAB模糊控制工具箱进行,可实现模糊控制规则的可视化在线修正;通过控制器算法C语言代码的自动生成,在实现模糊控制脱离MATLAB环境独立运行的同时,保证了算法生成的正确性;进行了基于VC环境下模糊控制器算法的封装,通过与自行研制的机床数控系统软件动态链接的方式,实现了微细电火花模糊抬刀控制系统的搭建。通过基于放电时间的微细电火花放电状态检测技术的研究,旨在提高该模糊抬刀控制系统的准确性。最后通过微细阵列孔电火花加工实验,验证了该模糊抬刀控制系统的有效性。     

电火花成形加工数控系统研制与实验研究

针对目前国内电火花成形加工数控系统精度不高、稳定性较差的现状,在广泛调研的基础上,采用PC机与NC板相结合的方式,自主开发出了以PC机与Windows操作系统为顶层控制系统,PCI桥接芯片、DSP与FPGA为底层控制系统的高速高精度电火花数控系统。实现了具备平面摇动与三维摇动、中心抬刀与非中心抬刀的多轴联动摇动加工功能,有效提高了电火花数控系统的加工稳定性和加工精度。将数控系统应用于电火花成形机床,进行了不同摇动及抬刀方式的加工实验,验证了数控系统的加工性能,并探索了不同摇动参数、不同抬刀方式对加工效率、精度和稳定性的影响规律。     

抬刀高度和速度对电火花加工稳定性的影响机理研究

了解抬刀高度和速度对电火花加工稳定性的影响机理,为控制这两个参数提供了重要的理论依据。然而,由于难以观察放电间隙内的情况,目前对这两个参数的研究仅限于检测放电状态,缺乏深入的理论研究。为解决这个问题,借助透明材料,搭建了一系列实验装置,来观察间隙内加工屑的运动情况及放电状态。结果发现,抬刀高度决定可吸入底面间隙中清澈工作液的体积,抬刀速度决定底面加工屑与吸入底面的清澈工作液的混合程度。只有当抬刀高度和速度都足够大时,加工才能稳定进行。     

用于电火花加工抬刀运动的速度规划算法

电火花加工时,通过采用周期性的抬刀运动来降低放电间隙中的蚀除物浓度,能在改进有效放电率的同时提高加工的稳定性。目前用于电火花加工抬刀运动的速度规划算法,如常数加加速度S形曲线速度规划,其加加速度变化是不连续的,常数加加速度由于阶跃变化会引起机床的冲击和振动,使放电间隙状态变得不稳定,从而导致加工的不稳定。提出了一种用于抬刀运动的连续加加速度的速度规划算法,根据抬刀最大速度、抬刀高度及机床Z轴允许的最大加加速度进行基于连续加加速度的速度规划。通过对该速度规划算法进行的加工比较验证实验可知,运用该速度规划方法可在保证加工效率的基础上,更好地减少对机床的冲击和振动,使加工过程更稳定。     

直线电动机驱动的电火花加工机床的性能

介绍了日本沙迪克公司开发的采用直线电动机的电火花成形加工机的高灵敏度响应和高速抬刀性能 ,并与旋转电动机方式进行了对比试验。结果表明 ,直线电动机方式定位控制精度高、抬刀速度快、排屑效果好 ,能更有效防止短路发生 ,因而能提高加工速度和加工效率。     

模糊控制技术在电火花成形加工过程中的应用

通过对电火花成形机放电状态的分析,提出了利用分析周期内出现异常放电状态时间的比例及开路状态所占时间的比例,来判别电火花成形加工的间隙放电状态及其变化趋势的方法,并在些基础上,利用模糊控制策略实现了对电火花成形加工过程中放电状态的控制,取得了令人满意的效果。     

小孔的等面积分流法电火花加工试验研究

介绍一种金属材料小孔的等面积分流法电火花加工.在电火花成形机上,通过改变制作电极的方法,采用电极等面积分流方法和稳定加工参数,进行机床稳定状态的临界面积以下尺寸的小孔加工.研究结果表明,等面积分流条件下,用相同加工参数,分流法的加工速度和放电间隙略有减小,而电极损耗稍稍变大.用分流法电火花加工小孔与不分流相比加工速度、放电间隙、电极损耗基本相似.研究结果证明,用分流法电火花加工小孔可改善机床的微小孔加工性能.     

基于PMAC的商用五轴联动电火花加工数控系统

研制了一种基于可编程运动控制器PMAC的五轴联动电火花加工数控系统。其采用全闭环速度模式的控制体系,具备实现电火花成形加工控制中包括间隙电压检测、伺服进给回退运动、多轴联动、主轴高速抬刀运动及各类摇动等的多项关键技术。该数控系统已应用于商用五轴联动电火花成形加工机床,通过大量的样件加工实验,验证了其良好的控制与加工性能。同时按商业化标准完善了数控系统,推动了其产业化进程。     

放电能量实时控制的双极性电火花加工脉冲电源

通过观测电火花放电现象对加工的影响,发现可控的双极性电火花加工能用更低的加工刀具磨损率获得比传统单极性电火花加工更高的材料去除率和效率,因此基于先进的电力电子技术,提出了一种双极性通用型电火花加工用脉冲电源,并给出相应的能量控制策略,还采用可提供连续正负脉冲输出的全桥电路作为该脉冲电源的主电路,并引入间隙电压和间隙电流的和作为唯一的控制量,在引弧阶段采用电压控制,在放电阶段采用电流控制。用一个电路完成放电间隙的击穿和放电能量的控制,减小脉冲电源系统的体积,同时在单个放电过程的各个阶段,对脉冲电压、放电电流、放电持续时间和消电离时间等参数进行合理灵活的调整,在维持放电频率一定的情况下,保证加工过程中单次放电能量的一致,从而实现高效均匀的电火花加工。     

放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究

通过调整电火花成形加工的主要放电参数,对聚晶金刚石(PCD)样品进行放电加工.进而对样品进行X射线衍射分析,并在扫描电子显微镜下观察其表层结构.弄清了放电加工后PCD表面变质层的主要成分及其产生的原因,分析了脉冲宽度和加工电流对PCD表面变质层深度、表面粗糙度的影响.为制定PCD放电加工工艺提供了重要的实验依据.     

Efficiency improvement in electrical discharge machining (EDM) of constant section cavity based on experimental study and numerical calculations

Electrode jump motion is applied to most of the electrical discharge machining (EDM) machine to remove debris from machining gap. The time consumption of one consecutive-pulse discharge process between two adjacent electrode jump motions is named electrode machining time. If the two parameters can be timely adjusted to the optimal values during machining, the efficiency will be obviously improved. However, the complicated flow field of the machining gap that contains kerosene, debris, and bubbles makes it difficult to determine the optimal values of electrode machining time and jump height. This research proposes a strategy to solve this problem. By detecting the voltage and current signals between electrode and workpiece, the normal discharge frequency and abnormal discharge ratio were calculated to determine the optimal electrode machining time. Then, the optimal electrode jump height was calculated through a model which simulates the gap flow field in EDM. Experimental results show that the proposing strategy evidently improves the EDM efficiency.     

电火花加工数控代码疏化方法

虽然电火花加工能很好地解决高硬度材料难切削的问题,但其加工效率偏低。通过研究数控代码的密集程度对电火花加工效率的影响,并从抬刀运动的角度分析密集数控节点会使加工时间大大延长的原因,从而提出了在电极进给轨迹上以最大不干涉间距选取数控节点的方式来生成数控代码的方法。一方面可大大减少数控代码量,另一方面也可避免抬刀过程频繁加减速的现象,最终有效地提升电火花加工的效率。     

六轴联动电火花加工数控系统及机床

针对闭式整体涡轮叶盘的特殊加工要求,充分利用六轴联动所能提供的空间可达性．提出并实现了一些专门用于加工闭式涡轮叶盘的特殊功能,旨在大幅提高系统的加工效率与精度。降低加工成本。基于开源操作系统与可编程运动控制器,开发了六轴联动电火花加工数控系统．用于控制3个移动轴和3个回转轴的同时插补。该系统包括连续平滑的空间曲线路径及电极空间姿态角的六轴联动单位弧长增量法直接插补技术、曲线路径的六轴联动伺服进给与回退技术、曲线路径的六轴联动抬刀技术等。六轴联动极大地提高了加工柔性与自由度。使该系统可用于更多类型、更复杂曲面的加工。     

Influences of pulsed power condition on the machining properties in micro EDM

Micro EDM is one of the most powerful technologies which are capable of fabricating micro-structure. However, there are many operating parameters that affect the micro EDM process. Since the EDM is basically a thermal process, the supplying electrical condition can be an important factor. The conditions generally consist of several parameters such as electrical current, voltage, pulse duration, spark gap, and others. Those are decisive in removal rate, wear rate, and machining accuracy, which are characteristics of EDM. In this study, the influences of EDM pulse condition on the micro EDM properties were investigated. Voltage, current, and on/off time of the pulse were selected as experimental parameters based on a simple equation for the material removal rate. The pulse condition is particularly focused on the pulse duration and the ratio of off-time to on-time, and the machining properties are reported on tool wear, material removal rate, and machining accuracy. The experimental results show that the voltage and current of the pulse exert strongly to the machining properties and the shorter EDM pulse is more efficient to make a precision part with a higher material removal rate.     

基于遗传算法的工程陶瓷电火花加工技术

工程陶瓷材料硬脆、导电率低,难以获得高效精密的电加工效果.本文针对工程陶瓷电火花加工特点,在分析国内外工程陶瓷电火花加工技术的基础上,提出了基于遗传算法的工程陶瓷电火花加工方法.该方法结合遗传算法、神经网络及模糊控制理论构造了多环式自适应控制系统,在线对加工过程进行断丝预防、加工工艺自适应和加工参数自适应监测与控制,从而为难加工材料实现高效精密的电火花加工提供理论与技术指导.     

时间控制法应用于某航空精密型面零件的电火花加工试验研究

时间控制法电火花加工是一种新的电火花加工工艺.介绍时间控制法的原理,并研究其应用于精密型面浅"U"型槽的电火花加工工艺.重点分析运用时间控制方案来控制零件所需的高尺寸精度,同时分析了影响零件尺寸精度和表面粗糙度的因素.通过实验表明,采用时间控制法,选择合适电规准参数,注意加工过程中的要点因素,可加工出高尺寸精度和低表面粗糙度值的精密型面,为此类高精密零件的加工提供了一种有效的加工方法.     

Investigation of wire electrical discharge machining of thin cross-sections and compliant mechanisms

The wire electrical discharge machining (EDM) of cross-section with minimum thickness and compliant mechanisms is studied. Effects of EDM process parameters, particularly the spark cycle time and spark on-time on thin cross-section cutting of Nd–Fe–B magnetic material, carbon bipolar plate, and titanium are investigated. An envelope of feasible wire EDM process parameters is generated for the commercially pure titanium. The application of such envelope to select suitable EDM process parameters for micro feature generation is demonstrated. Scanning electron microscopy (SEM) analysis of EDM surface, subsurface, and debris are presented. SEM observations lead to a hypothesis based on the thermal and electrostatic stress induced fracture to explain the limiting factor for wire EDM cutting of thin-sections. Applications of the thin cross-section EDM cutting for manufacture of compliant mechanisms are discussed.