高速往复走丝电火花线切割大能量切割烧伤机理及伺服控制研究

发布时间：2017-09-17 09:09

  本文关键词：高速往复走丝电火花线切割大能量切割烧伤机理及伺服控制研究

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【摘要】：近年来研究人员一直致力于提高高速往复走丝电火花线切割的切割表面质量以及精度,而稳定切割效率一直没有太大的提高,一个主要原因是在大能量切割条件下,极间工作液汽化严重,导致蚀除产物无法及时排屑出去,从而在工件表面烧结形成烧伤条纹,严重影响切割表面质量和电极丝寿命。同时由于检测信号具有延时性,会造成伺服响应过慢,也会对切割效率的提高产生很大的影响。针对上面影响高效切割的两点,本文从下面几个方面进行了系统的研究,主要内容如下:(1)研究了烧伤物质组成成分,通过放电波形分析了烧伤产生机理为大能量条件下,极间工作液汽化严重,蚀除产物无法及时排出,在工件表面烧结形成烧伤条纹。(2)分析了正反向切割、丝速以及占空比对工件烧伤的影响,并提出正反向变占空比异速加工方式,可以有效的减小或消除工件表面烧伤现象。(3)设计了两种基于脉冲放电概率检测伺服控制方式。一种为基于霍尔电流传感器来检测放电信号并通过单片机计算放电概率,而后控制机床进给,该种方式不需对机床做大的改动,可直接外加,但需要考虑霍尔电流传感器响应速度与精度问题;另一种方法要对机床进行相应的改造,将机床的脉冲电源与放电概率检测伺服控制整合到一起,通过软件编辑控制界面,方便实用,成本较低。(4)分析了极间距离与放电波形之间的关系,即随着极间距离缩短,放电波形的击穿延时越少,当脉间无法完全消电离时,将会形成过渡放电(无击穿延时放电),最终直至短路。(5)验证了基于放电概率检测伺服控制方式是可以实现切割方向上极间距离的控制,通过放电波形可以看出,随着设定目标概率值的增大,极间距离缩短,加工越稳定。(6)选取合理的加工参数,试验了基于放电概率检测伺服控制方式对大能量下工件表面烧伤的影响,得到新的控制方式可以更好的减轻大能量下工件表面烧伤问题,并在外部加工条件不变的条件下(工作液、工件材料、喷液方式等),将稳定加工效率提高了近50%左右。
【关键词】：高速往复走丝 工件表面烧伤 正反向异速切割 极间距离 伺服控制 加工效率
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 概述13-14
• 1.2 国外电火花线切割高效加工研究现状14-15
• 1.3 国内电火花线切割高效加工研究现状15-16
• 1.4 电火花线切割极间间隙状态检测方法的研究和应用现状16-19
• 1.4.1 间隙电压或电流平均值检测法17-18
• 1.4.2 间隙平均脉宽电压检测法18-19
• 1.5 课题主要研究意义及内容19-21
• 1.5.1 课题研究意义19
• 1.5.2 课题研究的内容19-21
• 第二章 高速往复走丝高效切割试验设备21-25
• 2.1 实验设备21
• 2.2 其他辅助设备21-24
• 2.2.1 粗糙度仪器21-22
• 2.2.2 示波器22
• 2.2.3 电导率仪22-23
• 2.2.4 扫描电子显微镜23
• 2.2.5 XRD分析仪23-24
• 2.2.6 超声波清洗仪24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 高速往复走丝电火花线切割大能量下烧伤机理研究25-38
• 3.1 工件表面烧伤实验25-26
• 3.1.1 实验条件25-26
• 3.2 工件表面烧伤机理分析26-31
• 3.2.1 烧伤表面形貌及成分分析26-28
• 3.2.2 大能量下极间机理分析28-30
• 3.2.3 烧伤成因分析30-31
• 3.3 工件表面烧伤的影响因素31-35
• 3.3.1 正反向加工对工件烧伤的影响31-32
• 3.3.2 丝速对工件烧伤的影响32-33
• 3.3.3 占空比对工件烧伤的影响33-35
• 3.4 工件表面烧伤问题的处理35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 脉冲电源及伺服控制改进38-50
• 4.1 高速往复走丝电火花线切割机床电源改进38-40
• 4.1.1 脉冲电源设计方案39-40
• 4.2 脉冲电源参数调节界面40-44
• 4.3 脉冲信号放大电路44-45
• 4.4 放电概率检测电路及伺服控制工作原理45-49
• 4.4.1 基于脉冲电流放电概率检测电路及伺服控制策略45-47
• 4.4.2 基于脉冲电压概率检测伺服控制策略47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 高速往复走丝电火花线切割高效加工研究50-64
• 5.1 高速往复走丝电火花线切割极间状态分析50-54
• 5.1.1 极间放电模型50-52
• 5.1.2 极间放电间隙理论分析52-53
• 5.1.3 大能量切割条件下极间状态变化53-54
• 5.2 极间间隙大小与工作液电导率的关系54-56
• 5.2.1 单脉冲平台的搭建54-55
• 5.2.2 放电间隙与电导率的关系55-56
• 5.3 机床进给方式对极间距离的影响56-57
• 5.4 基于放电概率检测伺服控制策略57-63
• 5.4.1 通过放电概率检测伺服控制极间间隙57-59
• 5.4.2 放电概率检测伺服进给对工件烧伤的影响59-62
• 5.4.3 基于放电概率检测伺服控制高效切割62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 本文完成的主要工作64-65
• 6.2 后续研究工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士期间发表的学术论文70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;北京安德建奇数字设备有限公司[J];电加工与模具;2015年S1期

2 ;第十五届中国国际模具技术和设备展览会现代模具制造技术及设备评述[J];模具工业;2015年01期

3 尹纯晶;刘志东;凌加健;邱明波;田宗军;;电参数对钛合金放电诱导可控烧蚀车削加工的影响研究[J];电加工与模具;2014年03期

4 张伟建;刘志东;邱明波;;浸液式高速往复走丝电火花线切割漏电损失[J];上海交通大学学报;2013年11期

5 王祥志;刘志东;薛荣媛;田宗军;黄因慧;;介质电导率对钛合金电火花加工性能的影响研究[J];电加工与模具;2013年04期

6 刘志东;;高速往复走丝电火花线切割的现状及发展[J];机械制造与自动化;2013年02期

7 胡大鹏;;电火花毛化加工的电流和间隙控制系统[J];自动化技术与应用;2012年12期

8 王靖宇;;电火花线切割工作液的应用现状及发展趋势[J];石油商技;2011年06期

9 于Q
;;浅谈电火花线切割机床工作液发展现状[J];电加工与模具;2011年S1期

10 刘志东;张艳;王振兴;徐安阳;;基于复合工作液的多次切割放电机理及修正量规律研究[J];中国机械工程;2010年24期

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本文编号：868513