电火花穿孔加工过程系统辨识与自适应控制
发布时间：2021-10-07 10:28
电火花高速穿孔机是为进行快速开孔、大深径比钻孔、复杂型腔面穿孔而专用设计的一种电火花加工机床,广泛应用于航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔和柴油喷油器喷孔的加工。在穿孔加工中,排屑不畅将引起不确定性的回退,进给过快将造成电极与工件之间的粘着状态。这些现象都将影响加工过程稳定性,难以保证穿孔的加工效率和加工质量。本文旨在建立电火花穿孔过程的数学模型,并通过设计基于嵌入式平台的自适应控制器解决大深径比小孔加工的稳定性问题。首先,为了方便控制算法的移植,本文进行数控平台的开发。数控平台分为上下位机,上位机分为用户界面和逻辑处理内核,下位机包括伺服、运动、通讯、驱动控制模块。为了给伺服控制器提供电火花穿孔加工过程的反馈信号丰富穿孔过程观测指标,本文开发出基于浮动阈值法的放电状态分析仪,实验表明平均检测准确率达到99.75%。其次,为解决电火花穿孔过程的加工不稳定和不同孔径下加工参数不一致的问题,基于系统辨识方法设计一种适应时变性和随机性的ARMAX模型和自适应控制器。通过相关性分析和谱分析对辨识实验的采集数据进行无参数分析,得到系统在因果性、稳定性等方面的先验知识;通过参数辨识实验得到模型的阶数集与...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
AgieCharmillesDRILL20穿孔机Fig.1-5AgieCharmillesDRILL20EDMdril
上海交通大学硕士学位论文3可触控三轴数控穿孔机，苏州中谷也拥有ZGDC系列数控穿孔机，但是在穿孔效率、电极损耗控制、孔径一致性等方面与国外的高端穿孔机存在一定的差距。图1-5AgieCharmillesDRILL20穿孔机图1-6SodickK6HL穿孔机Fig.1-5AgieCharmillesDRILL20EDMdrillerFig.1-6SodickK6HLEDMdriller图1-7BMD703-400CNC穿孔机图1-8中谷-ZGDC404穿孔机Fig.1-7BMD703-400CNCdrillerFig.1-8ZhongGuZGDC404EDMdriller大深径比的微孔加工作为电火花穿孔加工的重要应用，由于极间间隙狭窄导致内冲液流体阻力增大，碎屑不易排出，容易产生假短路和侧壁放电等非正常加工状况，从而影响加工的稳定性、增大电极损耗、影响钻孔的质量。针对以上难题，国内外学者开展了一系列穿孔工艺研究。东京大学的Masuzawa等在1989年利用WEDG方法制造细棒电极，并通过深径比大于10的SK5steel微孔加工实验研究了进给速度和电解液电导率对钻孔质量的影响，并且分析了不同孔径的电极损耗、孔的空隙（Clearance）[5]。Yilmaz等对航空超合金材料（Inconel718和Ti–6Al–4V）进行了电火花快速钻孔对比实验：利用单通道（Single-channel）和多通道（Multi-channel）通孔铜电极（如图1-9所示）分别进行加工，发现单通道内孔电极具有更高的材料去除率和更低的电极损耗,多通道内孔电极具有更好的表面质量[6]。Meena等研究了侧喷射冲液（SideJetFlushing）、内喷射冲液（Through
上海交通大学硕士学位论文3可触控三轴数控穿孔机，苏州中谷也拥有ZGDC系列数控穿孔机，但是在穿孔效率、电极损耗控制、孔径一致性等方面与国外的高端穿孔机存在一定的差距。图1-5AgieCharmillesDRILL20穿孔机图1-6SodickK6HL穿孔机Fig.1-5AgieCharmillesDRILL20EDMdrillerFig.1-6SodickK6HLEDMdriller图1-7BMD703-400CNC穿孔机图1-8中谷-ZGDC404穿孔机Fig.1-7BMD703-400CNCdrillerFig.1-8ZhongGuZGDC404EDMdriller大深径比的微孔加工作为电火花穿孔加工的重要应用，由于极间间隙狭窄导致内冲液流体阻力增大，碎屑不易排出，容易产生假短路和侧壁放电等非正常加工状况，从而影响加工的稳定性、增大电极损耗、影响钻孔的质量。针对以上难题，国内外学者开展了一系列穿孔工艺研究。东京大学的Masuzawa等在1989年利用WEDG方法制造细棒电极，并通过深径比大于10的SK5steel微孔加工实验研究了进给速度和电解液电导率对钻孔质量的影响，并且分析了不同孔径的电极损耗、孔的空隙（Clearance）[5]。Yilmaz等对航空超合金材料（Inconel718和Ti–6Al–4V）进行了电火花快速钻孔对比实验：利用单通道（Single-channel）和多通道（Multi-channel）通孔铜电极（如图1-9所示）分别进行加工，发现单通道内孔电极具有更高的材料去除率和更低的电极损耗,多通道内孔电极具有更好的表面质量[6]。Meena等研究了侧喷射冲液（SideJetFlushing）、内喷射冲液（Through
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的电火花放电状态检测与分析[J]. 蒋毅,赵万生,顾琳,韦红雨. 航天制造技术. 2009(06)
[2]微细电火花加工间隙放电状态智能检测方法的研究[J]. 周明,贾振元,郭丽莎,王瑞利. 电加工与模具. 2005(06)
[3]电火花加工中间隙放电状态检测的一种新方法[J]. 耿春明,赵万生,赵家齐,刘晋春. 电加工与模具. 2001(03)
[4]一种高速走丝线切割加工间隙状态的检测方法[J]. 伍俊,李明辉. 电加工与模具. 2000(06)
[5]电火花加工放电状态的检测及神经模糊控制[J]. 罗元丰,赵万生,狄士春. 高技术通讯. 2000(11)
[6]多传感数据融合技术在微细电火花加工放电状态检测中的应用[J]. 裴景玉,高长水,刘正埙. 电加工与模具. 2000(03)
[7]电火花放电间隙状态检测模块的设计[J]. 叶树林. 电加工. 1999(04)
[8]数控电火花加工模糊控制系统中加工规准调节与伺服进给控制的研究[J]. 狄士春,曹光宇,赵万生,邢文忠. 电加工. 1997(05)
[9]电火花加工电压的模糊控制[J]. 罗键,张海南. 西北工业大学学报. 1994(03)
[10]抬刀对电火花加工稳定性的影响及其自适应控制[J]. 赵万生,刘晋春,袁哲俊,增沢隆久. 电加工. 1990(01)
硕士论文
[1]基于FreeRTOS实时系统的电火花线切割电源设计与实现[D]. 吕小川.山东大学 2017
本文编号：3421872
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
AgieCharmillesDRILL20穿孔机Fig.1-5AgieCharmillesDRILL20EDMdril
上海交通大学硕士学位论文3可触控三轴数控穿孔机，苏州中谷也拥有ZGDC系列数控穿孔机，但是在穿孔效率、电极损耗控制、孔径一致性等方面与国外的高端穿孔机存在一定的差距。图1-5AgieCharmillesDRILL20穿孔机图1-6SodickK6HL穿孔机Fig.1-5AgieCharmillesDRILL20EDMdrillerFig.1-6SodickK6HLEDMdriller图1-7BMD703-400CNC穿孔机图1-8中谷-ZGDC404穿孔机Fig.1-7BMD703-400CNCdrillerFig.1-8ZhongGuZGDC404EDMdriller大深径比的微孔加工作为电火花穿孔加工的重要应用，由于极间间隙狭窄导致内冲液流体阻力增大，碎屑不易排出，容易产生假短路和侧壁放电等非正常加工状况，从而影响加工的稳定性、增大电极损耗、影响钻孔的质量。针对以上难题，国内外学者开展了一系列穿孔工艺研究。东京大学的Masuzawa等在1989年利用WEDG方法制造细棒电极，并通过深径比大于10的SK5steel微孔加工实验研究了进给速度和电解液电导率对钻孔质量的影响，并且分析了不同孔径的电极损耗、孔的空隙（Clearance）[5]。Yilmaz等对航空超合金材料（Inconel718和Ti–6Al–4V）进行了电火花快速钻孔对比实验：利用单通道（Single-channel）和多通道（Multi-channel）通孔铜电极（如图1-9所示）分别进行加工，发现单通道内孔电极具有更高的材料去除率和更低的电极损耗,多通道内孔电极具有更好的表面质量[6]。Meena等研究了侧喷射冲液（SideJetFlushing）、内喷射冲液（Through
上海交通大学硕士学位论文3可触控三轴数控穿孔机，苏州中谷也拥有ZGDC系列数控穿孔机，但是在穿孔效率、电极损耗控制、孔径一致性等方面与国外的高端穿孔机存在一定的差距。图1-5AgieCharmillesDRILL20穿孔机图1-6SodickK6HL穿孔机Fig.1-5AgieCharmillesDRILL20EDMdrillerFig.1-6SodickK6HLEDMdriller图1-7BMD703-400CNC穿孔机图1-8中谷-ZGDC404穿孔机Fig.1-7BMD703-400CNCdrillerFig.1-8ZhongGuZGDC404EDMdriller大深径比的微孔加工作为电火花穿孔加工的重要应用，由于极间间隙狭窄导致内冲液流体阻力增大，碎屑不易排出，容易产生假短路和侧壁放电等非正常加工状况，从而影响加工的稳定性、增大电极损耗、影响钻孔的质量。针对以上难题，国内外学者开展了一系列穿孔工艺研究。东京大学的Masuzawa等在1989年利用WEDG方法制造细棒电极，并通过深径比大于10的SK5steel微孔加工实验研究了进给速度和电解液电导率对钻孔质量的影响，并且分析了不同孔径的电极损耗、孔的空隙（Clearance）[5]。Yilmaz等对航空超合金材料（Inconel718和Ti–6Al–4V）进行了电火花快速钻孔对比实验：利用单通道（Single-channel）和多通道（Multi-channel）通孔铜电极（如图1-9所示）分别进行加工，发现单通道内孔电极具有更高的材料去除率和更低的电极损耗,多通道内孔电极具有更好的表面质量[6]。Meena等研究了侧喷射冲液（SideJetFlushing）、内喷射冲液（Through
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的电火花放电状态检测与分析[J]. 蒋毅,赵万生,顾琳,韦红雨. 航天制造技术. 2009(06)
[2]微细电火花加工间隙放电状态智能检测方法的研究[J]. 周明,贾振元,郭丽莎,王瑞利. 电加工与模具. 2005(06)
[3]电火花加工中间隙放电状态检测的一种新方法[J]. 耿春明,赵万生,赵家齐,刘晋春. 电加工与模具. 2001(03)
[4]一种高速走丝线切割加工间隙状态的检测方法[J]. 伍俊,李明辉. 电加工与模具. 2000(06)
[5]电火花加工放电状态的检测及神经模糊控制[J]. 罗元丰,赵万生,狄士春. 高技术通讯. 2000(11)
[6]多传感数据融合技术在微细电火花加工放电状态检测中的应用[J]. 裴景玉,高长水,刘正埙. 电加工与模具. 2000(03)
[7]电火花放电间隙状态检测模块的设计[J]. 叶树林. 电加工. 1999(04)
[8]数控电火花加工模糊控制系统中加工规准调节与伺服进给控制的研究[J]. 狄士春,曹光宇,赵万生,邢文忠. 电加工. 1997(05)
[9]电火花加工电压的模糊控制[J]. 罗键,张海南. 西北工业大学学报. 1994(03)
[10]抬刀对电火花加工稳定性的影响及其自适应控制[J]. 赵万生,刘晋春,袁哲俊,增沢隆久. 电加工. 1990(01)
硕士论文
[1]基于FreeRTOS实时系统的电火花线切割电源设计与实现[D]. 吕小川.山东大学 2017
本文编号：3421872
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