電解加工間隙智能監(jiān)控方法研究.pdf

1、電解加工中，零件的尺寸精度取決于工藝參數(shù)的設(shè)定、維持和控制。加工間隙是核心工藝參數(shù)，它受電場(chǎng)、電化學(xué)和流場(chǎng)等因素的影響，是加工過(guò)程中各物理、化學(xué)因素的綜合反映，加工間隙的變化直接影響著加工精度、加工效率、表面質(zhì)量，也是設(shè)計(jì)工具陰極，選擇加工參數(shù)的主要依據(jù)。在電解加工過(guò)程中，加工間隙的不穩(wěn)定性造成的復(fù)制誤差、重復(fù)誤差及過(guò)程的不可控性，目前還未找到很好的解決方法。如何有效在線檢測(cè)并控制加工間隙，是電解加工專(zhuān)家、學(xué)者們始終希望解決的一個(gè)關(guān)鍵難

2、題。 本文在國(guó)家自然科學(xué)基金、全國(guó)高等學(xué)校博士點(diǎn)基金和航空科學(xué)基金共同資助下，從理論和試驗(yàn)兩方面對(duì)加工電流及電解液作用在陰極上的力信號(hào)與加工間隙之間的關(guān)系進(jìn)行了廣泛而深入的探索。以試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立這二者與間隙之間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)，提出了新的加工間隙智能控制方法。 首先從理論上分析用加工電流和電解液作用在陰極上的力信號(hào)來(lái)表示間隙的依據(jù)和可行性。創(chuàng)建了新的基于電容的電解加工理論模型。以流體力學(xué)的理論來(lái)分析電解加工過(guò)程，推導(dǎo)出

3、力隨間隙變化的規(guī)律，為后續(xù)試驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)。 通過(guò)一套電解加工試驗(yàn)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)平面、葉片型面2種零件進(jìn)行加工試驗(yàn)。采集整個(gè)加工過(guò)程中的電流和力信號(hào)，并實(shí)測(cè)加工間隙。 引進(jìn)小波和小波包變換對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理，提取其趨勢(shì)項(xiàng)，去除噪聲的影響。發(fā)現(xiàn)：在加工過(guò)程中隨著間隙的減小，電流和力都增加，且呈現(xiàn)較強(qiáng)的非線性關(guān)系。以此試驗(yàn)所得關(guān)系訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了電流、力與間隙的非線性映射，訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)進(jìn)行間隙的

4、在線預(yù)報(bào)，并用于間隙的控制。 同時(shí)還發(fā)現(xiàn)：在用方形毛坯加工葉片時(shí)，間隙從初始狀態(tài)向平衡狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程中，電流在靠近平衡間隙附近的變化率大，在靠近初始間隙附近變化率小，而力信號(hào)則相反。據(jù)此特點(diǎn)，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在小波變換的基礎(chǔ)上對(duì)這兩種信號(hào)進(jìn)行信息融合，將它們變化率大的部分重新組合起來(lái)反映間隙，使之更加有利于對(duì)間隙的控制。 以試驗(yàn)獲得電流、力信號(hào)與加工間隙的關(guān)系為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制以及電解加工理論，創(chuàng)建

5、了電解加工間隙智能控制模型，提出了分別基于加工電流、力信號(hào)以及全程控制的3類(lèi)智能控制方法，每類(lèi)控制方法又分為控制進(jìn)給速度和控制加工電壓2種。對(duì)這6種方法的應(yīng)用前提、模型算法、控制效果進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。 本文可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)加工間隙，提出了間隙控制的新方法，所作工作具有一定的開(kāi)創(chuàng)性。實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)加工間隙與智能控制必將大大提高電解加工的精度，改善停車(chē)測(cè)間隙的繁冗過(guò)程，縮短電解加工的制造周期，獲得穩(wěn)定的加工質(zhì)量，