基于內沖液旋轉電極的電火花銑削機床與關鍵技術研究.pdf

1、裝備制造業(yè)是為國民經濟各行業(yè)提供技術裝備的戰(zhàn)略產業(yè)，目前裝備制造業(yè)特別是先進裝備制造業(yè)向著智能化、柔性化、綠色化的趨勢不斷發(fā)展。電火花銑削加工作為電火花加工領域內一個重要的發(fā)展方向，由于使用簡單電極做類似傳統(tǒng)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(lián)動的特點，對工件進行創(chuàng)成加工。而且可以解決傳統(tǒng)電

2、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(wěn)定，在保持相對較小加工面積的狀態(tài)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獨特優(yōu)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

3、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(fā)，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

4、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(tǒng)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(tǒng)組成。電控部分由控制計算機、脈沖電源、運動控制系統(tǒng)、伺服檢測控制系統(tǒng)等組成。軟件部

5、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(shù)控系統(tǒng)軟件三部分。
　　伺服控制系統(tǒng)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(tǒng)。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(xiàn)加工過程中迅速且精確的短路回退的方法，基于自適應控制

6、理論和PMAC時基功能實現(xiàn)了加工過程中運動速度隨間隙狀態(tài)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(shù)和加工過程中火花狀態(tài)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(xù)補償?shù)牟呗裕⑹褂肕ATLAB引擎技術，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)在加工過程中通過加工參數(shù)和統(tǒng)計出的火花狀態(tài)累計時間在線實時地計算出電極損耗量，并連續(xù)地進行補償