电火花加工放电状态的混合控制.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具}2olo年第1期电火花加工放电状态的混合控制朱轩，韩福柱，周明(1．清华大学精密仪器及机械学系，北京100084；2．j匕京建筑工程学院，北京100044)摘要：传统电火花成形加工采用定参数加工的方式，导致机床加工效率低下。原因在于进行传统的成形加工时，考虑到深度越大加工排屑越困难等因素，加工参数一般按最大深度处的加工状态来设置。研究提出了一种采用混合控制的变抬刀参数电火花成形加工方法，通过用自适应控制理论对放电时间进行实时控制，并以有效放电频率变化为依据，随深度增大控制抬刀高度，最后通过实验验证了控制方法的可行性。

2、关键词：电火花加工；放电状态；混合控制；抬刀参数中图分类号：TG66l文献标识码：A文章编号：1009—279X(2010)0l一0025—04HybridControlofDischargingStateDuringEDMZhuXuan，HanFuzhu，ZhouMing(1．TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2．BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China)Abstract：TraditionalED

3、MadoptsunalteredprocessingparameterswhichleadtOlowefficiencyofmanufacturing．Thereasonisthattheparametersaresetaccordingtothemachiningstateinfinaldepthofworkpiececonsideringthedifficultyofreleasingdebrisoffthegap．AnewEDMcontrolsys—ternwhichdirectlyregulatestheelectrodedownti

4、meandjumpamounthasbeendevelopedinthisstudy．ThecontrolstrategyincludesbothadaptivecontrolofdowntimeandPIDcontrolofjumpamountrespectivelybasedonthedeleteriousdischargeratioandefficientdischargefrequency．Theex—perimentsindicatedthatthecontrolsystemcanimproveEDMperformances．Key

5、words：EDM；dischargingstate；hybridcontrol；jumpingparameter电加工是一种加工速度较慢但加工精度高、适无明显提高。国外的K．P．R~urkar¨等曾对电加合于难加工材料和复杂零件加工的工艺方法』。因工过程建模，并对脉冲间隔进行带比例积分的自调此，应用自动控制技术使电火花加工机床在保证加节控制，效率和稳定性有所提高，但未能使用变截面工质量的前提下，提高加工速度，缩短加工作业周的电极加工，且加工深度较浅。期，一直是电加工领域关注的问题。目前国内外电1混合控制总体方案火花成形加工的控制技术中，自适

6、应控制理论及模本研究针对电火花成形机加工效率低的问题，糊控制理论都得到了运用。赵万生、周明等人曾分提出了一种对抬刀高度和放电时间进行混合控制的别研究抬刀和放电时间对电火花加工稳定性的影方法。该方法利用自适应控制理论对机床的放电时响旧’，实现了系统长时间稳定加工，但加工速度均间进行控制，并依据有效放电频率变化随深度增大控制抬刀高度，最后使用变截面锥形电极进行深度收稿日期：2009—1l一05基金项目：国家自然科学基金资助项目(50575115)加工，验证了控制方法的可行性。第一作者简介：朱轩，女，1984年生，硕士研究生。图1为加工中的抬刀和放

7、电时间的示意图。一25—《电加工与模具)2010年第1期设计·研究转换后，由PC机将数据传送给电火花成形机，对加工过程进行控制。褪根据式(1)、式(2)，控制方案可具体由图3的控厘制框图来表示。臣困匝亘时间———]厂——]图1加工中的抬刀和放电示意图图2为混合控制的原理总图。图3自适应控制放电时间框图2．2抬刀高度的控制方案图4是控制抬刀高度的框图。增大抬刀高度是电压改善放电间隙状态、提高稳定性和加工速度的有效图2混合控制原理总图手段。本研究通过电压电流信号检测有效放电频本研究中选取放电时间和抬刀高度两个加工参率，根据有效放电频率的变化对抬刀

8、高度进行实时数进行控制，对原机床的开环系统进行改造，建立如控制，最终达到提高加工速度的目的。图2所示的闭环控制系统。通过检测极问电压与电流波形的特点识别放电状态，利