电火花加工中电极间放电状态对加工稳定性的影响

分析了对电火花加工中的放电脉冲波形,讨论了各种的脉冲波形及其放电状态对加工稳定性的影响。由实测的放电电压看出,理想的火花放电维持时间很短,由于各种不利因素的存在,大部分时间内,加工是火花放电、过渡放电、电弧放电交替地概率性地出现。一般情况下,过渡放电和电弧放电约占整个脉冲数量20％-50％,当非火花脉冲数大于50％时,加工将不能正常进行,最终导致不能加工。     

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。     

金刚石砂轮金属结合剂的气中单脉冲电火花放电去除机理

针对金属结合剂金刚石砂轮修锐困难的问题,提出采用气中电火花接触放电修锐的方法。为有效地实现微细金刚石砂轮的修锐,建立单脉冲电火花放电去除加工的试验系统,研究金属结合剂的气中和液中电火花放电去除机理。在试验研究中,主要分析无负荷电压和放电极性对脉冲放电电流、脉冲放电间隙、脉冲放电去除量、电极磨耗比等的影响。结果表明,正极性不易发生短路现象,而且气中的脉冲放电间隙小于液中的 ,适应于微细金刚石砂轮的修锐。此外,在气中放电中存在由绝缘破坏引起的火花放电向附有电弧柱的电弧放电转变的临界无负荷电压,且电火花放电的去除量可以明显小于电弧放电的去除量,但是当无负荷电压小于某一定值时电极消耗比会快速增加。修锐的试验结果显示,利用气中单脉冲电火花放电去除加工条件可以实现金属结合剂微细金刚石砂轮的修锐,产生较好的砂轮出刃形貌,改善磨削表面质量。     

BDK-I电火花加工监视器

电火花加工是在液体介质中工具电极与工件间极小的间隙中进行的。直接观测和判别电火花加工的放电状态非常困难。加工过程中,放电间隙经常变化,其状态瞬息万变,各种放电加工状态(如空载,火花,电弧,短路,搭桥等)总是交错出现的。由于伺服进给速度的不同和脉冲参数选择的变化,使这几种状态在整个加工过程中所占的比例不同。而保持加工的稳定性,提高正常放电状态的比例,对提高加工工艺指     

基于光信号的电火花线切割数据采集系统研究

针对电火花加工过程中利用电压、电流波形等电信号对放电间隙状态监测存在的易受干扰等不足,提出了一种基于放电火花光信号图像的信息采集方法与控制系统.该系统包含机床硬件与控制、数据采集及上位机控制程序等模块.以STM32开发板为控制内核,通过RS232与上位机通讯,实现机床电器控制;以Hispec高速摄像机与NI6366数据采集卡为时钟同步采集装置,分别通过TCP/IP协议及USB总线与上位机通讯,实现电火花放电图像和放电间隙电压和电流信号的同步采集;在此基础上,以PC机为上位机,运用LabVIEW软件,设计了采集界面及控制程序,实现机床的实时控制、采集数据的保存、回放及分析处理等功能.实验分析结果表明,通过分析处理空载脉冲、正常脉冲及非正常脉冲等不同放电状态下的采集数据,可有效识别放电间隙状态,为利用火花图像特征建立放电状态的预测模型提供了一种新思路,从而为高效的多槽电火花线切割中的解耦控制问题提出解决方案.     

微细电火花加工放电状态逐级映射检测

为解决微细电火花加工过程中由于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造成的放电状态难于准确检测的技术难点,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、运算量低且运算速度快,与平均电压法相比,效率提高22.2%。检测结果可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。     

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。     

电流波形可变电火花加工工艺

工业生产中有许多零件需要用电火花来加工。而这些零件的请度和光洁度一般要求都比较高,如异形孔,窄缝及小孔等。在实际加工中往往选用一种中精电规准进行一次加工,这种加工方法电极损耗较大。为了保证加工精度,住往需要采用一个或多个电极来加工一个零件。为了保证电火花加工的质量和提高电极寿命,近年来,国内外很多科技工作者对电火花加工的电流波形进行了研究。这种电流波形和常用的方波不同,而是一种“特种波”(或称“异形波”),如阶梯波,三角形波和连续波等。为了探讨“特种电流波形”对电火花加工的影响,我们研制了“电流波形可变脉冲电源”,并进行了阶梯波、前台阶波和后台阶渡等工艺试验。同时为了解电流波形的前沿作用,还进行了放电间隙和单个火花放电的研究。本文将介绍这些试验和结果。     

混粉准干式电火花加工介质击穿机理研究

混粉准干式电火花加工以气、液、固三相流作为工作介质,能够有效改善气中加工短路率高、加工效率低的问题。以纯净气体介质的击穿理论为基础,对三相流工作介质的击穿机理进行理论分析,阐明固、液分散相的作用机制。建立混粉准干式电火花加工的极间电场强度表达式,给出三相流中加工的放电间隙计算式,从理论上证明分散相的加入使得混粉准干式电火花加工的放电间隙较气中加工大,指出放电间隙增大是加工效率提高的一个重要原因。进行压缩空气中和三相流介质中的放电加工对比试验。测得两种加工介质中的放电间隙值,试验证实三相流工作介质具有放电间隙增大效果。测得放电电压波形,证实气体连续相中固、液分散相的加入能够降低短路率,提高加工稳定性。     

线切割工件与钼丝短路后进给不停的原因及对策

在电火花线切割加工过程中,随着加工的进行,切割工件与钼丝之间始终有很小距离,这就是电火花放电间隙。在正常情况下,放电间隙的大小与放电参数等因素有关,且能保持合适、稳定的数值。但是有时由于加工条件的变化,可能会出现钼丝和工件间的放电间隙大小不稳定的现象,严重时可能使钼丝和工件接触,从而造成钼丝和工件间短路。在正常情况下,钼丝一旦与工件短路,线切割机就会立即发出短路信号,且加工间隙电压的电压表指针指在0V左右,     

PULSE DISCRIMINATION FOR ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING WITH ROTATING ELECTRODE

This article presents a new method for discrimination of various types of pulses generated during an electrical discharge machining process in presence of a rotating electrode. Existing pulse discrimination methods do not perform efficiently in an electrical discharge machine with rotating electrode, as arcs rarely occur during the machining process. Our method involves simultaneous comparison of the gap voltage and current signals with various thresholds. The main advantage of our proposed method is its efficient computation and significantly better accuracy in discriminating between various pulse classes for electrical discharge machining devices with rotating electrode. Experimental studies demonstrate a superior performance of our method in distinguishing normal pulses from harmful arcs, open circuit and short circuit pulses, compared with the state-of-art methods.     

超声振动改善气体介质电火花加工的机理研究

提出了超声振动-气体介质电火花复合加工技术,在简述其加工原理的基础上分析了超声振动在改善气体介质电火花加工中的作用,以及相关的理论机理。实验结果表明,附加超声振动能改善放电间隙状态,减少短路、拉弧现象,提高了材料的去除率。进行了超声振动-气体介质电火花加工单脉冲实验设计。     

Experimental Investigation on Electrical Discharge Drilling of Ti-6Al-4V Alloy

This article describes the experimental investigation related to creation of holes in aerospace titanium alloy workpiece using static electrode machining and electrical discharge drilling (EDD) process. Special attachment for holding and rotating the tool electrode was developed and installed on electrical discharge machining (EDM) machine by replacing the original conventional tool holder provided on die sinking EDM. The effect of input parameters such as gap current, pulse on-time, duty factor and RPM of tool electrode on output parameters for average hole circularity (C_a) and average surface roughness (R_a) have been studied. It is observed that the effect of rotating electrode machining has considerable influence on the output parameters over stationary electrode machining. The micro-graphs and photographs of few selected samples were taken by SEM and metallurgical microscope, which also commensurate with the findings of the study.     

Analysis of the effect of vibrations on the micro-EDM process at the workpiece surface

In this study, the effect of vibrations on the electrical discharges in the micro-EDM (electrical discharge machining) process was investigated. The electrical discharge machining of micro bores was chosen to represent a typical application. Using sophisticated measuring equipment to record and analyse current and voltage waveforms as well as electrode feeding during the process, deeper insight into the discharge mechanisms was achieved. It was found, that the micro-EDM boring process can be subdivided into three major parts, the start-up process, the major boring process and the workpiece breakthrough of the tool electrode. Extensive investigations have shown a delayed start-up process on the workpiece surface for conventional micro-EDM; however, this effect can be reduced by inducing vibration on the workpiece. The cause of this reduction was analysed by single discharge analysis which also provides a means to investigate the effect of vibration frequency.     

超声振动辅助气体介质电火花加工研究

简述了超声振动辅助气体介质电火花加工原理，并设计开发了相应的实验机床。实验结果表明：工具电极做超声振动时的材料去除率比工件做超声振动时的材料去除率要小；材料去除率随峰值电压、峰值电流、脉冲宽度、气体介质压力的增大而增大，随脉间宽度、工具电极壁厚的增大而减小。简述了超声振动辅助气体介质电火花加工材料蚀除机理。     

4Cr5MoVSi电火花加工试验特征规律研究

采用紫铜工具电极,在峰值电流为4-24A、脉冲宽度为25-200μs、加工电压为80-200V的电参数范围内,综合应用因子试验和正交试验方法,对难加工材料4Cr5MoVSi进行了电火花加工试验。在进行电加工基础特征规律分析的基础上,考查了电参数对加工速度、双边侧面放电间隙、电极损耗的影响,并对电火花加工机理进行了分析。研究结果表明:采用紫铜电极电火花加工4Cr5MoVSi,在本试验范围内,峰值电流Ip与脉冲宽度ti、加工电压U、脉冲间隔t0存在一定的交互作用;与其它三个因素相比,峰值电流对加工速度、电极损耗、双边侧面放电间隙的影响更显著;随脉冲宽度和加工电压的增大,电极损耗逐渐减小。     

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。     

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,对聚晶金刚行（PCD）样品进行放电加工。进而对加工样品进行X射线衍射分析,并住扣描电子显微镜下观察其表层结构。弄清了放电加：亡后PCD表面变质层的主要成分,分析了变质层产生的原因,总结了脉冲宽度和加工电流对PCD表面变质层深度、表面粗糙度影响的关系曲线。为制定PCD放电加工工艺提供了重要的实验依据。     

Machine learning induction of a model for online parameter selection in EDM rough machining

In electrical discharge machining (EDM), appropriate average current in the gap has to be selected for the given machining surface in order to obtain the highest material removal rate at low electrode wear. Thus, rough machining parameters have to be selected according to the machining surface. In the case of sculptured features, the machining surface varies with the depth of machining. Hence, the machining parameters have to be selected on-line to obtain appropriate current density in the gap. In this paper, inductive machine learning is used to derive a model based on the voltage and current in the gap. The sufficient inputs to the model are only two discharge attributes extracted from the voltage signal in the gap. The model successfully selects between two machining parameter settings that obtain different average surface current in the gap. It requires only voltage signal acquisition during the machining process and a simple algorithm that is easy to implement on industrial machines.     

半导体硅电极多通道放电机理研究

为了实现电火花加工同一时刻形成多个放电通道蚀除工件,克服现有放电加工理论中同一时刻仅有一个放电通道蚀除工件的限制,提出了采用半导体材料作为电极进行放电加工的新方法。首先,通过试验证明以半导体硅为电极加工金属可以形成多通道放电;其次,建立了半导体电极单通道放电等效电路模型,发现半导体电极在放电加工时不是一个等势体,并进行了电势差分布试验,验证了多通道放电形成的原因是远离放电点处的电势较高,可以同时形成击穿产生放电;最后,进行了半导体硅电极单脉冲放电试验及成型加工试验。试验结果显示,半导体硅电极通过1次脉冲放电同时形成多个放电通道,有效地分散放电能量,相较于金属电极,每个放电坑的直径和深度都显著减小。在相同放电参数下,对比钢电极,用硅电极进行电火花加工的表面粗糙度值下降71.7%。