電火花線切割機械變工況加工方法

2023-06-28 05:32:41 1

專利名稱：電火花線切割機械變工況加工方法
技術領域：
本發明涉及一種通過放電加工金屬工件在線厚度估測，對工件厚度進行在線識另IJ，尤其可以通過控制器對加工參數的設定，提高電火花切割機加工速度和加工過程穩定性的控制方法。
背景技術：
電火花線切割工具機經過多年的發展，無論是在系統硬體的實時性、穩定性，還是在控制理論及控制算法應用方面已經取得了很大的進步。與低速走絲電火花線切割加工技術相比，高速走絲電火花線切割加工技術相對來說還是發展緩慢，加工品質不太高。現有電火花線切割機控制系統很難在寬範圍內適應各種工藝規範，在對變工況工件加工，不能實現 對電源參數及能量的在線控制，無法實現最優的加工速度。在電火花放電加工工件情況改變時，如何去調整控制系統，使系統的伺服進給和電源參數根據加工狀況的變化自動調節，得到最優的加工速度，增強整個系統的適應性能是一個需要解決的問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是用數位訊號處理開發一種新的電火花線切割機控制調節器，通過改變工作檯進給速度和進行電參數的調節，對變厚度、變截面等變工況工件的加工，從而提高電火花線切割工具機的加工速度和適應性能的加工方法。為解決上述技術問題步驟一、在現有工具機的基礎上，加入基於數位訊號處理的線切割自適應控制儀器，對線切割加工間隙放電狀態進行識別。步驟二、將得到的空載率和短路率作為進給控制器的調整依據，利用自適應控制算法對其進行處理，處理得到的結果送到原有電火花線切割工具機控制器接口板上。步驟三、將所得到的火花率用自適應算法進行相應地處理，對所加工工件厚度進行在線估測，把估測得到的工件厚度作為電源脈衝問隔參數的調節依據，從而實現對放電加工的進給和電參數的白適應調節；步驟四、將工具機原有控制器接口晶片上的短路信號和電源主振板上繼電器的換向斷高頻信號引入數位訊號處理控制器中，作為控制決策的輸入信息，使數位訊號處理控制器能夠對短路和運絲電機換向做出相應地處理；利用線切割放電狀態檢測儀和上位機相連，實時顯示放電加工的火花、短路、空載三种放電狀態。通過採用數位訊號處理系統的設計調節，增強了加工的穩定性和精確性，提高了對變工況工件的加工速度，降低了物料成本和人力成本。


下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明圖I是放電火花率波形
圖2厚度估測係數曲線圖3等厚度工件數據圖4濾波的等厚度工件數據圖5濾波的均勻變厚度工件數據圖6濾波的半圓形工件厚度數據
具體實施例方式首先利用線切割放電狀態檢測儀進行放電數據的採集，採集數據的周期為5ms， 圖I為通過線切割放電狀態檢測儀得到的工具機火花放電率的波形圖，y軸是線切割放電的百分率，對採樣數據進行平均值處理，均化貯絲筒換向對放電火花率產生的影響，在數據的處理過程中，每5000個數據進行一次均值處理，得到平均的火花放電率。其次利用實驗所得到的數據，定量得出Y與的A &關係，將Y與A每的關
系繪製成曲線如圖2，將短路電流設定為2. 4A，脈衝間隔設定為80 ii S，脈衝寬度設定為20 ii S，空載電壓為110V，利用線切割放電狀態檢測儀檢測到的5. 7mm等厚度工件、均勻變厚度工件和半徑為Ilmm的半圓形工件的放電信息作為仿真數據，進行MATLAB仿真，圖3是對等厚度工件的估測的仿真結果，由於所採用的仿真數據的採樣周期較小(5ms)，且未進行濾波處理，所以結果有很大的波動性。圖4是對等厚度工件的估測的仿真結果，仿真過程中對輸入的仿真數據進行了濾波處理，從圖4可以看出，對工件厚度仿真的結果接近實際所加工工件的真實厚度。圖5是對截面為三角形均勻變厚度工件的厚度估測的仿真結果，圖6是對半圓型工件的厚度估測的仿真結果。最後把得到不同厚度工件加工時最佳放電能量的參考，利用得出的最佳放電時間係數可以作為調節脈衝間隔的參考值進行調節。本發明將自適應控制應用於對加工工件的在線估測中，通過建立了厚度識別係數方程如下面公式^ m^ (k) = a0H2 (k) -B1H (k) +a2
Pm=
為根據放電加工的實際情況，建立了放電時間和工作檯位移之間的數學模型，用最小平方投影算法完成了對工件參數的在線辨識，利用辨識所得參數建立了進行工件厚在線估測，將火花放電率同電源脈衝信號的佔空比相乘，得到放電加工過程中一個電源脈衝信號周期內的放電時間係數，將此係數乘上進給調整的周期就可以得到在進給周期內平均的火花放電時間，這樣就得到了進行工件厚度估測的輸入信息，通過進一步調節控制器，實現對變工況工件厚度的估測，提高生產效率。
權利要求
1.ー種電火花線切割機械變エ況加工方法，其特徵在於步驟一、在現有工具機的基礎上，加入基於數位訊號處理的線切割自適應控制儀器，對線切割加工間隙放電狀態進行識別； 步驟ニ、將得到的空載率和短路率作為進給控制器的調整依據，利用自適應控制算法對其進行處理，處理得到的結果送到原有電火花線切割工具機控制器接ロ板上； 步驟三、將所得到的火花率用自適應算法進行相應地處理，對所加工エ件厚度進行在線估測，把估測得到的エ件厚度作為電源脈衝問隔參數的調節依據，從而實現對放電加工的進給和電參數的自適應調節； 步驟四、將工具機原有控制器接ロ晶片上的短路信號和電源主振板上繼電器的換向斷高頻信號引入數位訊號處理控制器中，作為控制決策的輸入信息，使數位訊號處理控制器能夠對短路和運絲電機換向做出相應地處理；利用線切割放電狀態檢測儀和上位機相連，實時顯示放電加工的火花、短路、空載三种放電狀態。
全文摘要
本發明公開了一種電火花線切割機械變工況加工方法，步驟一、在現有工具機的基礎上，加入基於數位訊號處理的線切割自適應控制儀器，對線切割加工間隙放電狀態進行識別。步驟二、將得到的空載率和短路率作為進給控制器的調整依據。步驟三、將所得到的火花率用自適應算法進行相應地處理，對所加工工件厚度進行在線估測，步驟四、將工具機原有控制器接口晶片上的短路信號和電源主振板上繼電器的換向斷高頻信號引入數位訊號處理控制器中，作為控制決策的輸入信息，使數位訊號處理控制器能夠對短路和運絲電機換向做出相應地處理。
文檔編號B23H7/14GK102728911SQ20121024607
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者劉恆, 王建武, 王瑞 申請人:中鋼集團耐火材料有限公司