微细电火花加工放电状态逐级映射检测方法

在微细电火花加工中,对放电状态的准确检测是实现加工过程稳定控制的前提条件,而微细电火花加工过程中频繁出现的放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至突变等实际情况,使放电状态的准确检测成为微细电火花加工的技术难点之一。本文在分析和研究传统的微细电火花加工放电状态检测方法的基础上,结合系统辨识和模糊逻辑理论,提出了微细电火花加工放电状态逐级映射检测原理和方法。对实时采集到的极间电压和电流信号,通过模糊运算判别采样点的放电状态,再将采样点放电状态值映射为放电状态矢量,并对该矢量进行统计得到“短路率”和“火花/电弧率”,经过模糊推理辨识出各分析周期的放电状态。实验表明,该检测方法准确性高、运算量低并且运算速度快,检测结果为微细电火花放电加工过程的实时控制提供系统放电状态的反馈输入,保证了加工控制系统的稳定性和准确性。     

微细电火花加工放电状态逐级映射检测

为解决微细电火花加工过程中由于频繁出现的放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至突变等造成的放电状态难于准确检测的技术难点,在分析和研究传统的微细电火花加工放电状态检测方法的基础上,结合系统辨识和模糊逻辑理论,提出了微细电火花加工放电状态逐级映射检测原理和方法。对实时采集到的极间电压和电流信号,通过模糊运算判别采样点的放电状态,再将采样点放电状态值映射为放电状态矢量,并对该矢量进行统计得到"短路率"和"火花/电弧率",经过模糊推理辨识出各分析周期的放电状态。实验表明,该检测方法准确性高、运算量低且运算速度快,与平均电压法相比,效率提高22.2%。检测结果可为微细电火花放电加工过程的实时控制提供系统放电状态的反馈输入,保证了加工控制系统的稳定性和准确性。     

微细电火花加工系统及其工艺技术

开发了一套微细电火花加工系统,该系统不仅能加工微细轴、微细孔,还能实现微三维结构的微细电火花加工。研究了针对该系统的微细电火花加工工艺技术,研究了放电电压、放电电容等工艺参数,主轴转速,以及工作液介质对微细电火花加工效率、相对电极损耗率的影响规律。采用旋转削边电极技术大大提高了进行大深径比微细孔加工时的加工效率。进行了大量的加工实验,加工出了最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm的微细孔;通过对电极损耗的在线补偿策略研究,实现了微三维结构的加工,加工出了外径为4mm、具有24个叶片的微型涡轮盘及具有微三维结构的微细梁,充分证实了该系统的广泛适用性。     

微细电火花加工机床关键技术

研制开发两台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细电火花加工机床,并对微细电火花加工机床的几个特有关键技术进行了深入研究.基于压电陶瓷的宏微伺服进给系统能实现分辨率为3.42 nm的微进给,并且能实现振动式进给,以改善微细电火花加工的间隙状态,提高微细电火花的加工效率和加工质量.结合块电极反拷与线电极反拷的微细工具电极反拷系统,可高效高精度地现场制作微细电极,电极直径最小可达4 μm.基于多传感器信息融合技术的放电间隙状态监测技术,能很好地解决微细电火花加工间隙状态的监测与识别问题.RC脉冲电源不存在维持电压现象,这一最新发现为降低单脉冲放电能量难题提供一个新的解决途径,使得基于RC方法开发的超微能脉冲电源的单脉冲放电能量最小降至皮焦级,为微细电火花加工奠定了良好的基础.最后的微细电火花加工试验表明,所开发的微细电火花加工机床性能稳定,且加工质量良好,尤其适合加工孔径为50～200 μm的微细孔.     

基于热学仿真的微细电火花加工表面形貌预测

根据热传导基本理论和微细电火花加工的实际情况,建立起微细电火花加工的热传播模型.采用ANSYS分析软件,基于有限元方法对P+硅和45钢两种材料单脉冲放电情况的温度场进行了数值模拟,分析了微细电火花铣削加工中表面粗糙度与放电能量之间的关系.结果表明,微细电火花仿真能够很好地模拟放电凹坑的温度场分布,进而预测加工表面形貌.     

压电自适应微细电火花加工系统特性分析

针对微细电火花加工过程中排屑困难,极易产生短路、拉弧等非正常加工现象,进而造成微细电火花加工效率低、电极损耗大等特点,基于压电陶瓷的逆压电效应提出了一种新的加工方法--压电自适应微细电火花加工技术,对其加工原理进行了详细阐述,并结合试验对该加工系统的加工特性进行了详细分析.试验证明该技术在加工过程中能够实现放电间隙与放电状态的自适应调节,促进捧屑,可有效控制短路及拉弧现象的出现,进而提高微细电火花的加工稳定性及加工效率,并能实现超低电压下的微细电火花加工.结合实例说明采用压电自适应微细电火花加工技术进行小孔加工的过程中能实现稳定加工,获得较高的加工效率,并且加工的小孔圆度较好,说明该技术在微小孔加工方面具有广阔的应用前景.     

微细深孔加工研究进展及关键技术分析

随着科学技术的进步和工业生产的发展,包括圆形孔和异形孔在内的微细深孔的应用日趋广泛.对微细深孔加工的研究进展进行了综述,主要包括微细钻削、激光加工、电解加工、超声加工、电火花加工及其复合加工等,对其中的一些方法特别是微细电火花加工的关键技术进行了分析.     

基于异形孔等效放电面积的微细电火花加工技术

针对喷丝板异形孔加工这一工艺难题，分析了微细电火花加工系统的关键技术，并对传统晶体管可控式RC脉冲电源电路拓扑进行了改进，设计并研制出适合微细电火花加工的新型微能脉冲电源。针对等效放电面积对微小异形孔加工效率及加工精度的影响进行了详细的理论分析与大量实验研究，为合理地选择加工规准提供了可靠的理论与实践依据。     

微细电火花加工设备技术研究

微细电火花加工的关键设备技术涉及电极的微进给伺服机构、电极和工件的附加树对运动机构、微小能量放电电源以及加工状态检测与控制系统等。文章围绕微细电火花加工系统的设计系统，介绍基于压电致动原理以及摩擦传动的微进给机构、工具电极的线放电磨削机构和旋转主轴、以及微小能量放电电源的设计等，并指出需要进一步研究的课题。     

磁场辅助电火花加工放电间隙数学模型的建立

与微细电极正交布置的磁场通过影响放电通道,扩大放电间隙改善放电环境并且增大放电能量,有效提高了电火花加工效率。为了预测及调控磁场辅助电火花加工(MF-EDM)的放电间隙,采用部分析因试验设计方法,应用数学优化分析软件1stOpt,基于正交磁场辅助单脉冲电火花放电的试验数据进行非线性多项式拟合,建立了放电间隙的数学模型,并通过进一步试验验证模型的可靠性,实际值与估算值误差控制在8%以内。     

一种微小孔电火花加工模糊控制策略研究

针对微小孔电火花加工(EDM)放电环境恶劣、放电间隙状态复杂多变,以及采用传统的PID控制策略难于达到预期效果等问题,提出了一种基于多层压电陶瓷叠加驱动下的控制策略,并对其进行了控制算法研究,设计了一种微小孔电加工微进给模糊PID自适应控制系统,并进行了仿真试验来验证其控制效果。研究结果表明,采用模糊自适应控制策略能加快微进给系统的响应速度,具有稳定性好、精度高等优点,并得到了良好的控制效果,为微小孔电加工机床的实际应用打下了良好的理论基础。     

电火花加工中电极间放电状态对加工稳定性的影响

分析了对电火花加工中的放电脉冲波形,讨论了各种的脉冲波形及其放电状态对加工稳定性的影响。由实测的放电电压看出,理想的火花放电维持时间很短,由于各种不利因素的存在,大部分时间内,加工是火花放电、过渡放电、电弧放电交替地概率性地出现。一般情况下,过渡放电和电弧放电约占整个脉冲数量20％-50％,当非火花脉冲数大于50％时,加工将不能正常进行,最终导致不能加工。     

电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势

从电火花加工基础理论、电火花加工工艺理论等方面分析总结了目前国内外电火花加工技术的研究现状,论述了电火花加工技术未来的发展趋势.     

Non-linear mechanism in electrical discharge machining process

Electrical discharge machining (EDM) is an advanced non-traditional manufacturing technology that has many advantages over other machining methods. Many papers have discussed the machining mechanism and modeling of the EDM process. However, previous mechanism models have mainly been linear, which contradicts their precondition that EDM is a stochastic process. In this paper, a non-linear mechanism model is proposed for the EDM process. A threshold condition that leads to chaos is calculated using the Melnikov theory. The theoretical results indicate that the EDM system can generate varied chaos in the evolution of electrical discharge. To verify this conclusion, validation experiments are implemented. Several sets of complete EDM processes’ real-time series are analyzed by multiple chaotic numerical criteria, including power spectrum analysis, principle component analysis (PCA), correlation dimension analysis, and Lyapunov exponent analysis. The experimental results provide further qualitative and quantitative evidence that a complete EDM process has dynamical chaotic characteristics.     

混粉准干式电火花加工介质击穿机理研究

混粉准干式电火花加工以气、液、固三相流作为工作介质,能够有效改善气中加工短路率高、加工效率低的问题。以纯净气体介质的击穿理论为基础,对三相流工作介质的击穿机理进行理论分析,阐明固、液分散相的作用机制。建立混粉准干式电火花加工的极间电场强度表达式,给出三相流中加工的放电间隙计算式,从理论上证明分散相的加入使得混粉准干式电火花加工的放电间隙较气中加工大,指出放电间隙增大是加工效率提高的一个重要原因。进行压缩空气中和三相流介质中的放电加工对比试验。测得两种加工介质中的放电间隙值,试验证实三相流工作介质具有放电间隙增大效果。测得放电电压波形,证实气体连续相中固、液分散相的加入能够降低短路率,提高加工稳定性。     

电火花加工单脉冲放电通道直径扩展规律研究

电火花加工的加工表面是由一系列的脉冲放电凹坑叠加而成的,因此研究单脉冲放电通道直径的扩展规律,对研究电火花加工的工艺规律以及加工表面质量预测等具有非常重要的意义。研究脉冲放电通道的形成与扩展机理,讨论电压、极值电流、脉宽等放电参数对放电通道直径扩展的影响,并根据理论推导建立了单脉冲放电通道直径扩展的数学模型。以煤油作为电介质工作液开展了单脉冲放电试验,使用超景深显微镜对单脉冲放电凹坑的直径进行了测量,并把测量得到的单脉冲放电直径数据代入建立的数学模型进行回归求解。回归公式的计算值与试验测量得到的单脉冲直径数据吻合度较高。     

基于支持向量机的电火花加工8418钢表面粗糙度预测模型

由于电火花加工过程的复杂性,单纯通过电火花加工实验方法研究各种放电参数及非电参数对工件表面粗糙度Ra的影响不但耗费大量时间,而且实验成本较高,为此基于支持向量机提出了一种适用于电火花加工表面粗糙度预测的模型。利用遗传算法对该模型中的各参数进行优化,预测不同电火花加工参数组合下的表面粗糙度;以电火花加工8418模具钢为例,将预测值与实验值进行对比,并且通过实验验证了电火花加工8418钢表面粗糙度预测模型参数的准确性;最后进行了误差分析,模型的最大误差值为2.27%。     

A review on the use of dielectric fluids and their effects in electrical discharge machining characteristics

Electrical discharge machining (EDM) is one of the earliest non-traditional machining processes. EDM process is based on thermoelectric energy between the work piece and an electrode. In electrical discharge machining (EDM), a process utilizing the removal phenomenon of electrical discharge in dielectric, the working fluid plays an important role affecting the material removal rate and the properties of the machined surface. Choosing the right dielectric fluid is critical for successful operations. This paper presents a literature survey on the use of dielectric fluids and also their effects in electrical discharge machining characteristics.     

主轴伺服系统参数对混气电火花加工性能影响的研究

利用混气电火花加工装置,进行了HCD-400电火花成形机主轴伺服系统的混气电火花加工实验.介绍了主轴伺服系统参数对混气电火花加工性能的影响规律,并对所产生的加工现象进行了分析.     

电火花脉冲加工及电参数对加工效率和加工精度的影响

简要介绍了电火花脉冲加工的现状、特点及加工原理;着重分析了放电加工中电参数对加工效率及加工精度的影响;定量分析了它们之间的相互影响。