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基于內沖液旋轉電極的電火花銑削機床與關鍵技術研究
閱讀:2089 發布時間:2012-10-16
裝備制造業是為國民經濟各行業提供技術裝備的戰略產業,目前裝備制造業特別是*裝備制造業向著智能化、柔性化、綠色化的趨勢不斷發展。電火花銑削加工作為電火花加工領域內一個重要的發展方向,由于使用簡單電極做類似傳統機械銑削加工的軌跡運動,通過工具電極和工件之間的火花放電,加工出所需要的工件形狀,它既具有電火花加工不受工件硬度、強度、韌性等條件限制,具有應用范圍廣泛的特點,又具有機械銑削加工多軸聯動的特點,對工件進行創成加工。而且可以解決傳統電火花成形加工有困難、甚至無法加工的難題,如復雜圓弧直線組成的長而深的窄槽等的加工,簡單電極的使用簡化了電極損耗補償策略。電極的旋轉可以改善放電條件,從而使加工穩定,在保持相對較小加工面積的狀態下進行加工,從而有效減小電容效應,獲得更好的表面質量。電火花銑削加工對于復雜形貌的中小形腔的加工所具有的*優勢,使之成為電火花加工領域內國內外的研究熱點之一。通常認為,電火花加工必須在有一定絕緣性能的介質中進行,如煤油、皂化液或去離子水等,這是產生脈沖性放電的前提條件。自來水屬于弱電解質,一般認為不適合作為電火花加工的工作液介質,但是高速電火花小孔加工正是使用自來水作為工作液,加工時,高壓的水基工作液通過管電極進入加工間隙,可獲得很高的加工速度。受此啟發,本文針對采用管電極內沖液供液方式的電火花銑削加工機床進行了研制,并對其中的關鍵技術進行了研究。本文首先對水基工作液中放電能量的轉換與在兩極之間的傳遞進行了理論研究,通過理論分析和流場軟件仿真的方法論證了高壓高速的水作為工作液的可行性,解釋了水基工作液中應采用正極性加工的原因。并深入研究了高壓高速的水基工作液對于放電間隙中放電過程以及兩極材料蝕除與拋出的影響。在分析了對加工設備軟硬件的要求后,本文研制了內沖液旋轉電極電火花銑削加工機床。本系統由機床本體和電控柜兩部分組成。機械部分由機床床身、工作臺組件、立柱、主軸組件、旋轉頭組件和工作液供給系統組成。電控部分由控制計算機、脈沖電源、運動控制系統、伺服檢測控制系統等組成。軟件部分按照其所要完成的任務對實時性要求的高低,分為DSP伺服控制軟件、PMAC運動控制軟件、PC機上位機數控系統軟件三部分。伺服控制系統是電火花加工中的重要組成部分,也是本文所研制的內沖液旋轉電極電火花銑削機床的關鍵。
本文構建了以PMAC運動控制器和DSP微處理器為核心的伺服運動控制系統。充分利用PMAC運動控制器高精度的插補運動控制功能,提出了正、反向雙運動軌跡切換來實現加工過程中迅速且的短路回退的方法,基于自適應控制理論和PMAC時基功能實現了加工過程中運動速度隨間隙狀態的伺服調整。針對使用旋轉管電極內沖液供液方式和分層加工的電火花銑削加工方法,深入分析了各主要加工參數和加工過程中火花狀態累計時間對于電極損耗的影響,在此基礎上構建了RBF神經網絡電極損耗預測模型。提出了電極損耗定長預測連續補償的策略,并使用MATLAB引擎技術,實現了數控系統在加工過程中通過加工參數和統計出的火花狀態累計時間在線實時地計算出電極損耗量,并連續地進行補償。zui后為了掌握內沖液旋轉電極電火花銑削加工的工藝規律,針對所研制的加工系統進行了工藝試驗。主要分析了重要電參數對于加工間隙和加工表面粗糙度的影響以及管電極內沖液供液方式對于加工過程的影響。為了驗證本文所提出的電極損耗檢測和補償策略的有效性,與其它補償策略進行了加工效果對比試驗。zui后通過多個三維形腔的加工實例,充分驗證了內沖液旋轉電極電火花銑削加工機床良好的加工性能和廣泛的實用性。
電火花檢測儀,也叫電火花檢漏儀,電火花測漏儀等。該儀器主要用來檢測金屬基材上的厚的非導電涂層是否存在針孔,砂眼等缺陷的儀器。該儀器使用很簡單,一頭接地,另一頭是探頭,(探頭形式很多有碳刷型,圓圈彈簧型,平板橡膠型。。。。),儀器通過高壓探頭發出直流高壓電,當探頭經過有缺陷的涂層表面時,儀器會自動聲光報警。
本文構建了以PMAC運動控制器和DSP微處理器為核心的伺服運動控制系統。充分利用PMAC運動控制器高精度的插補運動控制功能,提出了正、反向雙運動軌跡切換來實現加工過程中迅速且的短路回退的方法,基于自適應控制理論和PMAC時基功能實現了加工過程中運動速度隨間隙狀態的伺服調整。針對使用旋轉管電極內沖液供液方式和分層加工的電火花銑削加工方法,深入分析了各主要加工參數和加工過程中火花狀態累計時間對于電極損耗的影響,在此基礎上構建了RBF神經網絡電極損耗預測模型。提出了電極損耗定長預測連續補償的策略,并使用MATLAB引擎技術,實現了數控系統在加工過程中通過加工參數和統計出的火花狀態累計時間在線實時地計算出電極損耗量,并連續地進行補償。zui后為了掌握內沖液旋轉電極電火花銑削加工的工藝規律,針對所研制的加工系統進行了工藝試驗。主要分析了重要電參數對于加工間隙和加工表面粗糙度的影響以及管電極內沖液供液方式對于加工過程的影響。為了驗證本文所提出的電極損耗檢測和補償策略的有效性,與其它補償策略進行了加工效果對比試驗。zui后通過多個三維形腔的加工實例,充分驗證了內沖液旋轉電極電火花銑削加工機床良好的加工性能和廣泛的實用性。
電火花檢測儀,也叫電火花檢漏儀,電火花測漏儀等。該儀器主要用來檢測金屬基材上的厚的非導電涂層是否存在針孔,砂眼等缺陷的儀器。該儀器使用很簡單,一頭接地,另一頭是探頭,(探頭形式很多有碳刷型,圓圈彈簧型,平板橡膠型。。。。),儀器通過高壓探頭發出直流高壓電,當探頭經過有缺陷的涂層表面時,儀器會自動聲光報警。
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