微细电火花加工放电状态逐级映射检测方法

在微细电火花加工中,对放电状态的准确检测是实现加工过程稳定控制的前提条件,而微细电火花加工过程中频繁出现的放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至突变等实际情况,使放电状态的准确检测成为微细电火花加工的技术难点之一。本文在分析和研究传统的微细电火花加工放电状态检测方法的基础上,结合系统辨识和模糊逻辑理论,提出了微细电火花加工放电状态逐级映射检测原理和方法。对实时采集到的极间电压和电流信号,通过模糊运算判别采样点的放电状态,再将采样点放电状态值映射为放电状态矢量,并对该矢量进行统计得到“短路率”和“火花/电弧率”,经过模糊推理辨识出各分析周期的放电状态。实验表明,该检测方法准确性高、运算量低并且运算速度快,检测结果为微细电火花放电加工过程的实时控制提供系统放电状态的反馈输入,保证了加工控制系统的稳定性和准确性。     

基于局域波分解的电火花加工放电状态预测方法

针对微细电火花加工和深孔电火花加工过程中频繁出现放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至放电状态突变等实际加工情况,建立基于模糊逻辑的电火花加工放电状态逐级映射检测系统;在此基础上,将局域波分解理论引入电火花加工放电状态预测的研究,结合系统辨识理论和线性预测方法,建立基于局域波分解的电火花加工放电状态预测数学模型,提出基于局域波分解的电火花加工放电状态预测方法。试验证明,基于局域波分解的电火花加工放电状态预测方法的预测精度高、辨识数据短、运算速度快、实时性强,能够有效消除传统预测方法的滞后性,达到提高微细和深孔电火花加工效率、增强电火花加工预测控制系统稳定性的目的,确保加工质量和加工效率等工艺目标的良好实现。     

压电自适应微细电火花加工系统特性分析

针对微细电火花加工过程中排屑困难,极易产生短路、拉弧等非正常加工现象,进而造成微细电火花加工效率低、电极损耗大等特点,基于压电陶瓷的逆压电效应提出了一种新的加工方法--压电自适应微细电火花加工技术,对其加工原理进行了详细阐述,并结合试验对该加工系统的加工特性进行了详细分析.试验证明该技术在加工过程中能够实现放电间隙与放电状态的自适应调节,促进捧屑,可有效控制短路及拉弧现象的出现,进而提高微细电火花的加工稳定性及加工效率,并能实现超低电压下的微细电火花加工.结合实例说明采用压电自适应微细电火花加工技术进行小孔加工的过程中能实现稳定加工,获得较高的加工效率,并且加工的小孔圆度较好,说明该技术在微小孔加工方面具有广阔的应用前景.     

基于LabVIEW的电火花线切割放电加工状态的研究

电火花线切割加工时放电加工状态决定着加工的质量和速度,电极丝和工件之间的放电电压是对放电加工过程进行实时检测的重要参数.以LabVIEW为开发平台,以放电电压为检测参数,构建了电火花线切割放电加工状态识别仿真系统.该系统主要包括线切割放电状态识别模块、BP神经网络放电预测模块以及加工稳定性分析模块,对提高电火花线切割加工质量、加工效率及智能化加工有良好的效果.     

基于极间阻抗特性的微细电火花放电状态检测系统设计

微细电火花放电状态的检测和放电间隙的准确控制是保证高质量、高效率加工的重要基础。基于极间阻抗变化特性,提出了新的检测方法,利用ADS8681和STM32设计了微细电火花放电状态检测系统。利用串口与电源控制模块通信,实现检测使能控制和检测状态反馈;极间电压信号通过SPI控制ADS8681采集,作为状态判断依据;DAC输出模块负责输出控制信号。经测试该系统能准确识别极间放电状态,并根据加工控制策略输出差分控制信号。     

模糊控制微细孔电火花加工研究

分析了微细孔电火花加工脉冲识别,提出以间隙平均电压、火化率偏差和火化率偏差变化为模糊控制器的3个输入控制参数,建立了微细孔电火花模糊控制加工策略,同时比较说明了模糊控制器对微孔电火花加工性能影响,实验结果说明模糊控制器对微细孔电火花加工系统更为有效,加工过程更加平稳。     

电火花磨削加工状态的识别与伺服控制

针对优质超硬材料难加工的问题,分析了电火花磨削特性,研究了电火花磨削加工状态识别及检测方法,研制了间隙电压采样电路和专用模数转换卡及伺服控制系统,解决了电火花磨削加工过程中的关键问题,实现了加工过程的智能控制。实验证明,该系统运行稳定,安全可靠,加工效果明显。     

大深径比微小孔快速电火花加工系统研究

电火花加工因具有宏观作用力小、可控性好等优点,被广泛应用于微小孔加工领域,但对于快速加工大深径比微小孔仍存在散热困难、排屑不畅、电极损耗大及加工过程不易控制等技术难点。为此,在分析电火花加工机理及加工特点的基础上,研发了一台用于快速加工大深径比微小孔的电火花机床。该设备通过采用立式布局,应用电极旋转、工件振动的旋振式机构,实现在加工过程中快速散热和排屑;通过采取工业控制计算机搭载数据采集卡和运动控制器的方式,实现了加工过程的检测控制功能一体化。针对电火花加工过程中放电信号严重畸变以及放电状态不稳定导致加工状态难检测的问题,提出了两级模糊逐级映射放电状态检测方法,同时为了实现机床的快速响应和精确控制,设计了双闭环加工控制系统。实验表明,该机床适合于大深径比微小孔的快速加工,且性能稳定,可靠性高。     

压电自适应微细电火花加工技术

针对微细电火花加工技术的特点,开发、研制了新型的压电自适应微细电火花加工装置,介绍了该装置的结构和工作原理,分析了压电致动器的性能以及放电间隙与开路电压的关系,并利用该装置进行了试验研究。试验结果表明该加工技术可以实现放电间隙与放电状态的自适应调节,加工效率较高。     

微细电火花加工机床关键技术

研制开发两台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细电火花加工机床,并对微细电火花加工机床的几个特有关键技术进行了深入研究.基于压电陶瓷的宏微伺服进给系统能实现分辨率为3.42 nm的微进给,并且能实现振动式进给,以改善微细电火花加工的间隙状态,提高微细电火花的加工效率和加工质量.结合块电极反拷与线电极反拷的微细工具电极反拷系统,可高效高精度地现场制作微细电极,电极直径最小可达4 μm.基于多传感器信息融合技术的放电间隙状态监测技术,能很好地解决微细电火花加工间隙状态的监测与识别问题.RC脉冲电源不存在维持电压现象,这一最新发现为降低单脉冲放电能量难题提供一个新的解决途径,使得基于RC方法开发的超微能脉冲电源的单脉冲放电能量最小降至皮焦级,为微细电火花加工奠定了良好的基础.最后的微细电火花加工试验表明,所开发的微细电火花加工机床性能稳定,且加工质量良好,尤其适合加工孔径为50～200 μm的微细孔.     

气中高速走丝电火花线切割放电状态的研究

气中电火花线切割加工是电火花线切割精加工的发展趋势.因此对气中电火花放电状态的检测是电火花线切割加工过程中极为重要的一个环节,文中介绍了利用放电状态时不同的电压波形对放电状态进行区分并分析了它们的特点.     

微细电火花加工间隙平均电压检测方法理论研究

间隙平均电压(电流)检测是目前微细电火花加工放电状态检测的主要手段.利用理想的矩形脉冲序列模拟实际放电脉冲,基于一阶RC电路响应理论对平均电压检测电路的平均电压稳态值、系统灵敏度等进行了分析和讨论,提出了平均电压检测方法的数值模型.     

自适应模糊控制器在电加工间隙控制中的应用

在电火花加工中,放电间隙的大小及一致性是影响加工效率和精度的一个主要因素.通过建立模糊控制器,调节表征间隙状态的间隙电压,实现放电间隙的控制,并在此基础上,通过对电火花放电状态的检测,建立了一个自适应模糊控制器,实现了比例因子自校正,实时调整间隙电压的给定值,从而改善了系统的响应性能.     

一种电火花加工模糊间隙控制方法研究

针对电火花加工间隙状态难以控制的问题,分析电火花加工特性,研究电火花加工状态识别及检测方法,研制了基于常规模糊控制的优化模糊控制器.此优化模糊控制器以两种采集信息为输入量,进行相应的模糊化,然后建立相关的模糊控制规则,最后耦合两种情况,输出模糊控制量.该优化控制加工系统,解决电火花加工过程中的关键问题,实现加工过程的智能控制.实验证明,该系统运行稳定、安全可靠,智能化程度高,加工效果显著.     

微细电火花加工脉冲电源及智能控制器设计

设计了以DSP和CPLD为控制单元的微细电火花脉冲电源,满足微细电火花加工单个脉冲能量小而可控的要求。针对加工过程难以用数学模型描述的问题,利用智能控制不依赖数学模型的优势,设计了模糊神经网络控制器,根据间隙放电状态,对在线参数实时调整。通过微小孔加工实验表明,采用智能控制的加工方式可以提高加工速度,有很好的应用前景。     

微细电火花加工控制系统的集成

针对微细电火花加工中精密的放电间隙要求,对微细电火花加工控制的方案进行研究,利用宏微控制方案,以压电元件作为放电间隙伺服调整单元,实现了对放电状态的快速响应与控制.对宏微控制系统中的控制策略,多线程控制及控制系统的集成进行探讨,以宏动控制系统的行程,微动控制放电间隙,实现了微细电火花加工过程控制与放电间隙调整.     

多信息融合技术驱动的电加工控制优化研究

针对电火花微孔加工放电过程出现畸变,导致检测电路难于获取放电间隙状态的现象,提出了一种采用放电电流和放电电压双特征信息多重检测的方法,基于计算机信息融合技术,完成Matlab模糊神经网络训练模型的构建,提取放电状态特征,得到进行电火花加工电极的伺服控制策略,实验测试结果表明,采用该控制策略方法比某传统单一电路检测控制策略加工效果明显好转,获得相同微小孔深加工时间明显缩短,电极的损耗明显降低。     

慢走丝线切割放电状态在线识别新方法

在慢走丝电火花线切割加工过程中,由于其放电机理的复杂性、放电点的随机性和最优加工参数的不确定性,放电加工过程中的放电间隙电压可大致分为开路、正常放电、电弧、短路和复杂放电五种放电波形。在不同加工参数下,各类放电波形的比例不一样,不适当的加工参数将显著降低正常放电波形的比例,严重影响慢走丝加工过程中的效率、精度和稳定性。建立一种慢走丝线切割放电状态浮动电压阈值在线识别方法,在放电波形识别系统中,根据不同的加工工况,调节阈值电压的参考值。再根据识别的各种放电波形的比例,采取相应的措施,改变加工参数,已达到最优的放电波形比例。实验数据表明,该系统具有较高的识别精度、实时性和稳定性,且提高材料去除率约20%,降低表明粗糙度约27%,该放电波形识别系统可在电火花线切割加工中具有较好的实用性。     

微细电火花加工系统及其工艺技术

开发了一套微细电火花加工系统,该系统不仅能加工微细轴、微细孔,还能实现微三维结构的微细电火花加工。研究了针对该系统的微细电火花加工工艺技术,研究了放电电压、放电电容等工艺参数,主轴转速,以及工作液介质对微细电火花加工效率、相对电极损耗率的影响规律。采用旋转削边电极技术大大提高了进行大深径比微细孔加工时的加工效率。进行了大量的加工实验,加工出了最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm的微细孔;通过对电极损耗的在线补偿策略研究,实现了微三维结构的加工,加工出了外径为4mm、具有24个叶片的微型涡轮盘及具有微三维结构的微细梁,充分证实了该系统的广泛适用性。     

电火花加工间隙电压双路采集电路及其模糊控制系统的研究

电火花加工间隙电压采样电路及其伺服控制系统是保证加工稳定、高效的关键.在电火花间隙电压采样电路的基础上,设计了可同时输出平均电压和峰值电压的双路采样电路;并在传统模糊控制器的基础上,设计了基于双路采样电路的电火花加工智能模糊伺服控制系统.实验证明,该系统运行稳定、安全可靠,智能化程度高.