高速电弧放电加工的放电波形特征及伺服控制

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工是一种高效蚀除工件材料的特种加工新技术,它从原理到实现都与传统电火花放电加工有着本质区别。经采样检测,高速电弧放电加工的极间放电波形特征与电火花放电加工存在明显的差异,其适用的伺服控制模型也应有所不同。为了说明高速电弧放电加工的特殊放电特性,采集分析了其间隙电压和放电电流(V-A)波形。据此建立了以间隙平均电压和放电平均电流为自变量、以进给速率为应变量的模糊伺服控制模型,有效提升了脉冲电源的放电率,使高速电弧放电加工能高效、可靠且大余量地去除难切削材料。     

短电弧铣削加工中电弧特性实验研究

为减少短电弧铣削加工中火花放电及短路现象,保证电弧放电状态稳定,通过离子放电通道扩张规律、能量守恒定律推导电弧放电的伏安变化规律,将电弧放电波形分为3个特征阶段,作为电弧放电状态的判断依据,并通过放电波形验证理论的准确性。同时结合电弧断弧机制,建立机械断弧的几何模型,计算单脉冲电弧的持续时间,分析了电极转速对放电的影响;通过实验获取不同电弧持续时间下的微观形貌及电压电流波形,结果表明:电弧持续时间维持在0.5 ms时,加工质量较好,电弧放电稳定性高。研究结果为保证电弧加工过程中放电稳定性提供理论基础。     

一种高速走丝切割加工间隙状态的检测方法

加工间隙放电状态的检测是电火花加工控制系统的一个关键环节，本文针对高速走丝电火花线切割加工，对放电间隙电压量的变化特性进行了理论分析和试验研究，提出了一种“变阈值电压法”的检测方法，经试验证明该方法可较好地对高速走丝电火花切割加工中间隙状态进行检测。     

华中8型短电弧数控机床进给伺服控制研究

放电间隙是短电弧加工的重要参数,其直接影响加工效率及质量,存在测量及控制难的问题。提出了一种基于短电弧电流和电压的阴极工具进给伺服控制方法,进行了短电弧加工状态采集系统的设计,实现了电流、电压、温度、压力等信息的准确采集和交互,并基于华中8型数控系统二次开发平台,研制了专用数控系统,完成了基于采集反馈信息的阳极工具伺服控制,对航空发动机部件进行了短电弧加工验证。相关测试结果表明,短电弧专用数控系统稳定、可靠,具有良好的工程应用价值。     

振动辅助电弧铣削加工技术实验研究

通过对电弧加工技术、电弧铣削加工技术及其机理的总结,提出了振动辅助电弧铣削加工技术。利用自行研制的实验装置,对有、无叠加振动的铣削加工放电波形进行了分析,研究了振动频率对加工速度、电极损耗的影响。结果表明:在较高频率与较大振幅的条件下,通过叠加振动可提高电弧铣削过程的稳定性,并提升加工速度,降低电极相对损耗,进而改善加工精度。振动所起的良好作用是由于叠加振动能促进放电并减少短路。     

对火花放电时电磁辐射的探讨

众所周知,当间隙产生火花放电时,在电流和电压的波形中皆可观察到其瞬时值以很高的频率在振荡,如图1所示。该图(A)中上部为间隙放电时的电压波形,下部为放电时的电流波形;图(B)上部为间隙电弧,放电皆有时的电压波形,下部为其相应的电流波形;图(C)上部为间隙污染时的电压波形,下部为其相应电流;图(D)上部为间隙短路时的电压波形,     

放电加工中不同状态放电的机理及其工艺效果的研究

一、引言本文初步试用声技术研究放电加工机理。为此直接测量了伴随放电过程的声压,并将录制的声波形,对照其相应的极间电压信号及试样工艺效果同时进行分析研究。通过大量单发脉冲和重复脉冲放电实验,进一步探讨了火花放电、过渡放电、电弧放电三种主要形式放电的机理、形成条件和工艺效果。并引伸出用强化等离子放电通道的振荡,可以提高生产率、改善加工表面质量的理由。     

基于短电弧切削加工技术高效性特点的研究

通过列举短电弧切削技术在水泥磨辊、立磨辊套、大型钢轧辊、磨煤辊等行业成功应用的实例,显现短电弧切削技术的高效性。通过高速摄像机拍摄短电弧的现场加工图片,得出短电弧放电通道的特点是多个点同时发生放电,并建立放电通道。再通过微观研究工具电极和工件电极的表面,结合发生放电间隙s,解释短电弧多通道群组放电的可能性,从而解释了短电弧群组加工技术的高效性。     

电火花加工放电状态稳定性的研究

在对电加工过程中不同放电状态和液体介质放电击穿的物理特性研究的基础上，作出一个适合于判断加工状态稳定性的放电间隙动态电路模型，此模型以非线性电阻作为基本元件。最后通过应用本电路动态模型对不同加工电源参数进行优化     

混粉工作液在线电极放电磨削工程陶瓷回转表面中的应用

通过实验分析说明,采用混粉工作液进行线电极放电磨削碳化硼陶瓷回转表面,可降低加工表面粗糙度值.采用数字存储示波器实测放电间隙电压状态,通过波形特点分析证明了混粉工作液适合线电极放电磨削碳化硼陶瓷.     

Monitoring and control of the micro wire-EDM process

A new pulse discriminating and control system has been developed for process monitoring and control in micro wire-EDM. The pulse discriminating and control system identifies four major gap states classified as open circuit, normal spark, arc discharge and short circuit based on the characteristics of gap voltage waveform. The effect of pulse interval, machining feedrate and workpiece thickness on the variations of the proportion of normal spark, arc discharge and short circuit in the total sparks (defined as normal ratio, arc ratio and short ratio, respectively) were investigated. It is found that a long pulse interval results in an increase of the short ratio under a constant feedrate machining condition. A high machining feedrate or an increase of workpiece height results in an increase of the short ratio. To achieve the stability of the machining operation, a control strategy is proposed by regulating the pulse interval of each spark in real-time according to the identified gap states. Experimental results indicate that the developed pulse discriminating and control system can significantly reduce the arc discharge and short sparking frequency as well as achieve stable machining under the condition where the instability of machining operation is prone to occur.     

短电弧加工不同直径电极间隙流场研究

在短电弧加工过程中,利用流体软件Fluent对不同的电极直径加工间隙流场进行仿真,通过极间流场中的压力场与速度场间接得出加工屑排除的变化规律,并通过实验进行验证。结果发现:电极直径的增大可以促进加工屑从加工间隙排出,减少因间隙颗粒的堆积而产生的短路现象,从而避免“二次放电”;当加工深度不变时,电极直径的大小与工件材料的去除率呈正相关,证明短电弧加工过程中存在“面积效应”;电极直径的相对变化对工件表面质量没有明显的改善,即对表面粗糙度的影响不大。     

不同电极材料的短电弧铣削加工效率研究

短电弧铣削加工是一种新型的放电加工,它进一步提高了放电加工效率。论述了短电弧加工材料去除机制、去离子原则和热现象,分析了余热对材料去除率(MRR)的影响。研究了短电弧铣削加工效率的主要指标——MRR,在不同工具、工件电极的材料组合下,分析峰值电流、脉冲时间、脉冲间隔、进给速度、气压等工艺因素对MRR的影响规律。实验表明:不同电极材料组合的MRR存在差异;在大多数放电条件下,石墨电极和45碳钢工件获得较高的MRR,而紫铜电极和镍基高温合金GH4169工件获得较低的MRR。     

Pulse train data analysis to investigate the effect of machining parameters on the performance of wire electro discharge turning (WEDT) process

This paper aims at giving an insight into the wire electro discharge turning (WEDT) process, by analyzing the effect of machining parameters on material removal rate (MRR), surface roughness and roundness error, using the pulse train data acquired at the spark gap. To achieve this objective a simple and cost effective spindle is developed for the WEDT process. Pulse train data are acquired with a data acquisition system developed in the present work. A pulse discrimination algorithm has been developed for classifying the discharge pulses into open circuit, normal, arc and short circuit pulses. With the help of algorithm the number of arc regions, average ignition delay time, the width of the normal and arc regions in the data acquired can also be obtained. It has been observed that the rotation of the workpiece has significant influence on the type of the discharges occurring at the spark gap. Preliminary experiments conducted to compare the WEDM and WEDT processes disclosed that MRR is less in WEDT and the number of arcs and arc regions are more in WEDT. It has been observed that the surface roughness and roundness error of the WEDT components are influenced by the occurrence of arc regions, width of arc and normal discharge regions and average ignition delay time.     

内外冲液组合式的短电弧铣削加工间隙流场仿真

为进一步改善短电弧铣削加工间隙排屑情况,采用内外冲液组合式,通过Fluent对其进行仿真分析,得到了流场压力、速度和蚀除颗粒分布规律。分析不同冲液方式、冲液压力和电极转速对极间间隙流场特性的影响规律,并进行单因素试验。以MRR、TWR为评价指标,找出短电弧铣削加工性能的最佳参数。     

短电弧机床加工电源的反馈环路设计

为使短电弧加工过程中电弧放电通道更容易、有效地建立,使其电源电气特性满足试验要求,通过分析短电弧加工脉冲电源系统的增益特性,设计出满足短电弧加工试验所需的电源反馈环路,并建立基于Matlab的电源反馈环路仿真模型,通过仿真验证了设计的电源反馈环路具有输出电压平稳,受外界干扰小,响应速度快等优点,具有良好的可行性及稳定性. 最后通过电源空载及短电弧切削加工试验,验证了设计的电源反馈环路能够满足短电弧加工试验所需要求,为短电弧加工机理研究提供了重要的技术支持.     

超声辅助电火花铣削放电状态检测与控制

放电间隙状态检测与控制对超声辅助电火花铣削的加工稳定性、加工效率和加工质量等具有十分重要的意义.设计了放电间隙电压采集电路,能在线检测出工具电极、工件之间的间隙电压.采集电路采集到的间隙电压和设置的3个门槛电压进行比较,可有效地把一段周期内放电状态分为开路、火花放电、非正常火花放电3种状态.利用加工间隙状态信息可实现放...     

电极结构对短电弧-电化学复合加工深窄槽影响研究

深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状电极结构,对不同电极结构加工时的间隙流场状态进行仿真研究。对比不同电极结构极间介质流速与压力的分布状态,并对仿真结果进行实验验证,探究电极结构对短电弧-电化学复合加工性能包括加工效率、尺寸精度、表面质量等指标的影响。实验结果表明：螺旋电极结构相比于单孔电极和多孔电极更能改善极间的流场状态,在保证深窄槽尺寸精度的情况下提高了加工效率与表面质量。     

Achieving high accuracy and high removal rate in micro-EDM by electrostatic induction feeding method

With conventional relaxation pulse generators used in micro-electrical discharge machining, due to the difficulty in keeping the minimum necessary discharge interval between pulse discharges, localized discharge and abnormal arc occur frequently. In contrast, with the newly developed electrostatic induction feeding method, only a single discharge occurs for each cycle of the periodic pulse voltage. As this realizes sufficient cooling of the discharge gap between pulses, thermal stress on the machined surface is less and duty factors can be increased, resulting in higher accuracy and machining speed compared to the relaxation pulse generator.