往复走丝电火花线切割加工建模与丝张力控制优化研究

发布时间：2020-05-15 17:42

【摘要】：随着现代科技的飞速发展,各种具有高熔点、高硬度等性能的新材料不断出现,对这些材料加工技术的研究一直是学术界和工业界关注的热点。电火花加工由于其独特的加工蚀除原理,可以避免刀具与工件的直接接触,依靠火花放电产生的瞬时高温就可以达到理想的材料去除效果。往复走丝电火花线切割技术是我国自主研发的电火花加工技术,相比较国外广泛使用的单向走丝线切割,具有成本低、加工效率高等优点。但是线切割加工过程中电极丝的振动严重影响加工质量,制约了其进一步的发展,设计一种切实可行的振动控制方案可以有效解决这种问题。本文在充分研究和分析往复走丝电火花线切割加工技术相关文献资料的基础上,总结了电极丝振动控制和放电状态检测技术的研究现状。然后对线切割加工过程中电极丝振动的产生因素进行深入分析,建立了电极丝振动方程,以此为理论依据提出了抑制电极丝振动的几种可行方案,通过综合分析,确定了本文通过控制丝张力进而抑制电极丝振动的思路。基于控制电极丝张力来抑制电极丝振动的思路设计了双边紧丝张力控制装置,并对控制装置的主要零部件进行了详细设计。对间隙状态的检测使用基于STC89C52单片机的检测电路,依据实验条件,选取了AD转换PCF8591和模拟开关CD4051等芯片。为了将间隙状态检测后的数据进行分析得出紧丝结构需要的进给量,设计了二级模糊逻辑控制系统。第一级模糊推理识别出间隙状态,将采样周期内的放电状态进行统计,得到火花率;第二级模糊推理根据采样周期内的火花率判断紧丝结构的进给量,将进给量信息传输到控制器,控制器控制滚珠丝杠运动实现紧丝。二级模糊逻辑控制系统的隶属度函数使用BP神经网络进行训练优化,使其更加适合线切割加工的丝张力控制。将智能张力控制系统安装到往复走丝线切割机床上,利用45钢进行加工实验,实验分为两部分,一部分在关闭张力控制系统的机床上进行,作为对照组;另一部分在开启张力控制系统的机床上进行,作为实验组;共加工10组试快,加工结束后分别测量其表面粗糙度和尺寸误差。测量结果表明,实验组比对照组表面粗糙度和尺寸误差分别降低了13.4%和9.5%。因此,本文设计的智能张力控制系统对于提高往复走丝线切割加工机床的加工质量起到了很好的效果。
【图文】：

性、时变的复杂系统。由于火花放电加工的随机的会出现模糊性和非线性，无法用某种确定的数的间隙状态识别应运而生[16]。J.Y. Kao[17]等人利用实时检测，通过训练样本建立起来的神经网络直可以识别出各种放电状态，其神经网络模型如图

.3 整体模型的建立Mamdani 模糊推理法是通过一个或几个已知的前提，，推导出一个未知结。在此基础上其模糊控制器由模糊化、知识库、模糊推理和清晰化四部]。其结构可表示如图 3.1。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG484

【参考文献】

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本文编号：2665407