【精品】电火花研究

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1、摘要采用电火花加工技术和计算机控制技术，对成型修整的方法进行了研究.利用高纯石墨作磨轮电极材料，并将其预加工成型；通过计算机系统控制磨轮电极与工件间的相对运动及火花放电的参数，完成对金刚石砂轮的成型修整加工；利用预成型的样板刀对金刚石砂轮进行实时修整与补偿，可以极大的减少电极损耗对修整精度和表面粗糙带來的不利影响.该技术和方法较好地解决了传统方法难以加工的高硬度、易碎和易变型等零件的成型修整问题.本文首先根据电火花成型修整机的原理，对各回转轴的驱动方案进行了研究，并通过转速检测实验的验证，确定了选用步进电机作为各回转轴的驱

2、动元件并采用细分驱动技术驱动：同时结合对实际加工中成形运动控制的分析，提出了采用3B代码编程,利用逐点比较法插补原理的成形运动控制技术。在此基础上，采用上位Pc机加下位单片机控制模块的主从式两缴控制结构，设计了冋转式电火花展成加工的控制系统。为了有效地实现对电火花成型修整机的伺服控制，通过对电火花成型修整机的伺服特点及伺服策略的研究，提出了采用时间累积法对放电间隙状态进行检测，并设计了放电间隙状态检测电路。在此基础上，采用控制周期总体间隙状况和局部短路的伺服控制策略，建立了基于模糊控制技术的电火花成型修整机伺服进给控制系统

3、。此外，为了使控制系统能有效地工作，采用模块化的设计方法，分别进行了上位PC机和下位机软件(即单片机控制程序)的设计；并按符合RS232标准的串行异步通讯，制定了上位Pc机与下位机之间通讯的通讯协议。其中上位Pc机软件采用VisualBasic6.0设计，而下位机软件则采用汇编语言设计。最后，采用木文研制的电火花成型修整机装置和控制系统，进行了控制系统的性能实验研究和典型零件的加工实验研究。研究结果表明，本文设计的电控柜控制系统能精确有效地实现对电火花成型修整机加工过程的控制，而且具有较强的通用性。关键词：电火花加工，回转

4、，展成加工，伺服控制，模糊控制第一章绪论电火花加工技术的现状与发展趋势电火花加工(ElectricalDischargeMachining,简尔EDM)是利用在液体工作介质中，工具电极与工件电极间的脉冲性火花放电产生的局部高温对工件进行蚀除加工.它的特点是加工过程中无明显的切削力，加工效率高，成本低，特别适用于对高硬度、易碎零件和易变形零件的加工，例如硬质合金零件、薄壳类易变形零件、紫铜和纯铝这类较软的易变形零件等.成型磨削是利用旋转的成型磨轮对工件进行磨削加工的方法，当前一般使用成型砂轮或成型金刚石轮进行成型模削加工，这

5、种方法需耍用金刚石修正刀具将砂轮修整成所需要的形状，或用树脂胶粘接、电镀等方法制作成型金刚石磨轮，其特点是加工精度高，表面质量好,但成型磨轮的制作难度大、周期长、加工成本高，对于高硬度、易碎易变形型零件的成型加工比较困难。自20世纪40年代前苏联学者拉扎连科夫妇开创了利用电腐蚀原理去除金属材料的电火花加工时代以来“3,历经半个多世纪的发展，电火花加工己成为先进制造技术领域不可缺少的重要组成部分。尤其是进人20世纪90年代后，随着控制技术、航空和航天技术、材料科学技术等高新技术的发展，电火花加工技术也朝着更深层次、更高水平的

6、方向发展。虽然一些传统加工技术通过自身的不断更新发展以及与其它相关技术的融合，在一些难加工材料加工领域有所突破，但这些技术的应用没有也不可能完全取代电火花加工技术在难加工材料、复杂型面、模具等加工领域中的地位。相反，电火花加工技术通过借鉴其它加工技术的发展经验，正不断向微细化、高效化、精密化、自动化、智能化等方向发展”3。放电产物的产生与排除之间的矛盾始终是影响电火花加工控制过程稳定性的主要因素，采用模糊神经网络控制、自适应抬刀、强迫排屑等技术和工艺措施可以显著改善加工过程的稳定性。利用计算机控制技术和电火花加工技术相结合

7、形成的电火花数控成型修整技术，既具有电火花加工的优点，又有成型修整的优点，可以较好地解决成型修整，特别是常规加工方法难以进行加工的高硬度、易变形材料的成型修整问题。第二章成形运动控制及控制系统的结构设计在电火花成型修整机加工中，其控制系统必须具备以下功能：修整运动控制、放电状态检测、加工时的主要状态参数显示以及为使操作更加灵活方便的其它一些辅助功能，为此，本章在研究电火花成型修整机加工修整运动控制技术的基础上，进行了电火花成型修整机电控柜控制系统的结构设计。2.1回转轴驱动方案的研究由电火花成型修整机修整加工原理可知，在电

8、火花成型修整机展成加工中，必须严格保证工具电极和工件电极的角相位对应关系，即©F+0io=mJ+020+（2.i）式中："i工具电极的实际角速度“2—一工件电极的实际角速度T一一工具电极与工件电极回转时的同步周期010—一工具电极的初始角相位020一一工件电极的初始角相位k——整数又在冋转式电火花展成加