基于內(nèi)沖液旋轉(zhuǎn)電極的電火花銑削機(jī)床與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，目前裝備制造業(yè)特別是先進(jìn)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(lǐng)域內(nèi)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(jī)械銑削加工的軌跡運(yùn)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(qiáng)度、韌性等條件限制，具有應(yīng)用范圍廣泛的特點(diǎn)，又具有機(jī)械銑削加工多軸聯(lián)動的特點(diǎn)，對工件進(jìn)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(fù)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(bǔ)償策略。電極的旋轉(zhuǎn)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(jìn)行加工，從而有效減小電容效應(yīng)，獲得更好的表面質(zhì)量。電火花銑削加工對于復(fù)雜形貌的中小形腔的加工所具有的獨(dú)特優(yōu)勢，使之成為電火花加工領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。
　　通常認(rèn)為，電火花加工必須在有一定絕緣性能的介質(zhì)中進(jìn)行，如煤油、皂化液或去離子

3、水等，這是產(chǎn)生脈沖性放電的前提條件。自來水屬于弱電解質(zhì)，一般認(rèn)為不適合作為電火花加工的工作液介質(zhì)，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(jìn)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(nèi)沖液供液方式的電火花銑削加工機(jī)床進(jìn)行了研制，并對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文首先對水基工作液中放電能量的轉(zhuǎn)換與在兩極之間的傳遞進(jìn)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(yīng)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(shè)備軟硬件的要求后，本文研制了內(nèi)沖液旋轉(zhuǎn)電極電火花銑削加工機(jī)床。本系統(tǒng)由機(jī)床本體和電控柜兩部分組成。機(jī)械部分由機(jī)床床身、工作臺組件、立柱、主軸組件、旋轉(zhuǎn)頭組件和工作液供給系統(tǒng)組成。電控部分由控制計(jì)算機(jī)、脈沖電源、運(yùn)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(wù)對實(shí)時性要求的高低，分為 DSP伺服控制軟件、PMAC運(yùn)動控制軟件、PC機(jī)上位機(jī)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(nèi)沖液旋轉(zhuǎn)電極電火花銑削機(jī)床的關(guān)鍵。本文構(gòu)建了以 PMAC運(yùn)動控制器和DSP微處理器為核心的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)。充分利用PMAC運(yùn)動控制器高精度的插補(bǔ)運(yùn)動控制功能，提出了正、反向雙運(yùn)動軌跡切換來實(shí)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(yīng)控制

6、理論和PMAC時基功能實(shí)現(xiàn)了加工過程中運(yùn)動速度隨間隙狀態(tài)的伺服調(diào)整。
　　針對使用旋轉(zhuǎn)管電極內(nèi)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(jì)時間對于電極損耗的影響，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電極損耗預(yù)測模型。提出了電極損耗定長預(yù)測連續(xù)補(bǔ)償?shù)牟呗?，并使用MATLAB引擎技術(shù)，實(shí)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(jì)出的火花狀態(tài)累計(jì)時間在線實(shí)時地計(jì)算出電極損耗量，并連續(xù)地進(jìn)行補(bǔ)償