短电弧高速铣削加工工艺研究

发布时间：2017-09-15 13:06

  本文关键词：短电弧高速铣削加工工艺研究

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【摘要】：电火花加工是一种利用电能和热能进行加工的新工艺,加工过程中不与工件直接接触,只是依靠工具与工件之间的高温放电现象来蚀除材料,在加工高硬度、高脆性、高塑性等难加工材料方面具有独特优势。但传统电火花加工效率偏低,使其应用范围受到限制,如何提高电火花加工的加工效率始终是电火花加工领域急需解决的问题。本文所提出的短电弧高速铣削加工技术,具有加工效率高的突出特点,可以弥补传统电火花加工技术的不足。本文实验研究了短电弧高速铣削加工工艺参数对加工效果的影响规律,并通过MATLAB人工神经网络技术建立了工艺神经网络模型,开发设计了工艺仿真预测系统。取得研究成果如下：通过对现有机床进行设计改造、自主研发复合电源、改进数控系统、设计开发短电弧放电短路检测与自动回退抬刀控制系统,成功搭建短电弧高速铣削加工数控机床,实现了稳定的短电弧铣削加工,加工效率最高达到5500mm3/min,是普通电火花加工效率的5.5～550倍。对短电弧高速铣削加工中主轴转速、峰值电流、冲液压力、复合脉冲电压四个工艺参数对工件材料去除率、工具电极损耗率、表面粗糙度的影响规律进行了实验研究,结果表明：随着主轴转速的增大,工件材料去除率增大,工具电极损耗速度加快,表面粗糙度值降低；随着峰值电流的增大,工件材料去除率增大,工具电极损耗速度加快,表面粗糙度值升高；冲液压力越大,断弧作用越明显,材料去除率和电极损耗速度均降低,但加工表面质量更好；复合脉冲电压升高,能小幅提高材料去除率,并降低电极损耗速度,对表面质量影响较小。利用BP人工神经网络建模方法对短电弧高速铣削加工工艺进行了建模仿真与结果预测,并通过实验验证了所建立的人工神经网络模型的可靠性。验证结果表明：人工神经网络仿真与预测结果能准确反映短电弧高速铣削加工的工艺规律；加工效果预测误差较小。利用MATLAB的GUI高级图形用户界面开发设计了短电弧高速铣削加工工艺仿真预测系统,并编写了相关控件的回调函数。该系统功能齐全,界面友好,操作过程简单方便,运行稳定可靠。
【关键词】：短电弧加工 高速铣削 工艺研究 人工神经网络
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 短电弧加工技术简介13-15
• 1.1.1 短电弧加工技术的产生及特点13-14
• 1.1.2 短电弧加工的材料去除率与工具电极损耗率14-15
• 1.2 短电弧加工技术的研究现状15-20
• 1.2.1 短电弧加工放电特性的研究现状15-18
• 1.2.2 短电弧加工工艺的研究现状18-20
• 1.2.3 短电弧加工设备与应用的研究现状20
• 1.3 短电弧高速加工的发展趋势20-21
• 1.4 课题研究的意义21-22
• 1.5 课题来源和主要研究内容22-23
• 第2章 短电弧高速铣削加工实验设备及实验设计23-35
• 2.1 短电弧高速铣削加工实验设备23-29
• 2.1.1 短电弧高速铣削加工机床及复合电源23-25
• 2.1.2 数控系统及其改进25-29
• 2.1.3 工作液循环系统29
• 2.2 实验方法与实验设计29-34
• 2.2.1 实验材料与加工方法29-30
• 2.2.2 实验设计30-31
• 2.2.3 测量仪器与测量方法31-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第3章 短电弧高速铣削加工工艺实验研究35-51
• 3.1 短电弧高速铣削加工工艺正交实验研究35-42
• 3.1.1 正交实验结果35-37
• 3.1.2 正交实验数据分析37-41
• 3.1.3 正交实验结果分析41-42
• 3.2 短电弧高速铣削加工工艺单因素实验研究42-48
• 3.2.1 单因素实验方案设计42-43
• 3.2.2 单因素实验结果与分析43-48
• 3.3 本章小结48-51
• 第4章 短电弧高速铣削加工工艺系统仿真51-67
• 4.1 人工神经网络基本原理51-53
• 4.1.1 人工神经元模型51-52
• 4.1.2 神经元传递函数52-53
• 4.2 BP神经网络模型的设计53-57
• 4.2.1 BP神经网络结构53-54
• 4.2.2 BP神经网络学习算法54-57
• 4.3 短电弧高速铣削加工工艺的BP神经网络仿真57-65
• 4.3.1 数据归一化处理57-59
• 4.3.2 BP神经网络模型的建立59
• 4.3.3 训练函数的选择59-63
• 4.3.4 隐含层神经元数的确定63-65
• 4.4 BP神经网络的加工结果预测与实验验证65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第5章 短电弧高速铣削加工工艺仿真预测系统的开发设计67-77
• 5.1 仿真预测系统的结构功能67-68
• 5.2 仿真预测系统的界面设计与程序编写68-72
• 5.3 仿真预测系统的运行过程72-75
• 5.4 本章小结75-77
• 结论与展望77-79
• 附录79-83
• 参考文献83-89
• 致谢89-91
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得的科研成果91-92
• 学位论文评阅及答辩情况表92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 马博;梁楚华;周建平;;基于MATLAB的短电弧加工工艺模型回归分析与研究[J];机械工程与自动化;2011年02期

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本文编号：856693