高熔点难加工材料的电火花深孔加工

电火花加工具有非接触性加工和可以加工导电材料的优点。然而,电火花加工放电频率高、加工间隙小、电磁干扰强,加工过程的稳定性较差。电火花加工深盲孔时,随着加工的深入和排屑能力的降低,间隙中累积的加工屑会越来越多,再结合其加工过程稳定性差的缺点,非常容易出现不可逆拉弧烧伤工件表面,因此,限制了电火花加工深孔的能力。针对熔点高、难切削材料,比如钼钛锆合金,研究了超前两步控制策略的双变量自适应控制系统,根据拉弧率自适应实时调整其中一个变量抬刀周期,根据放电率自适应实时调整间隙伺服电压。验证试验表明:由双变量自适应控制的电火花加工模具钢Cr_(12)Mo V的加工深度较传统电火花加工的加工深度提高了3.7倍以上;加工熔点2640℃的核工业特制钼钛锆合金可以稳定加工到设定的93mm,此时加工速度没有发生改变,而传统电火花加工几乎不能加工。由此可以看出双变量自适应控制电火花加工的强大加工能力。

智能自适应电火花加工

为最大限度发挥自适应电火花加工能力,更加科学地解决加工稳定性与加工效率的矛盾,提出了智能自适应电火花加工。即在“感知”间隙中放电脉冲的基础上,对信号做进一步的“认知”处理,获得极间环境状态指标和加工状态指标,然后根据实时变化的加工环境,计算出“控制行为的指导思想”,即获得平衡加工稳定性和加工速率的放电状态期望值,最后,根据这个期望值,获得当前加工状态的最优控制。智能制造的核心是“控制行为的指导思想”,是最优控制行为的指导原则;由自适应控制具体实现最优控制行为。本文通过两个自适应控制系统,实现了智能自适应电火花加工,即一个自适应控制系统完成“控制行为的指导思想”,另一个自适应控制系统完成最优控制行为。实验结果表明,该智能自适应电火花加工成倍地提高了电火花加工的能力,特别是针对核工业、航空工业等的高温合金、超硬合金如钼钛锆合金、镍基718合金等,都能够实现稳定、快速地加工,展示了智能自适应电火花加工的强大加工能力。

超前两步预测自适应电火花加工钛合金的研究

基于超前两步预测自适应控制系统,可提高电火花加工钛合金的稳定性和加工效率。首先进行的传统开环正负极性对比实验表明,钛合金正极性加工的加工能力优于负极性加工。然后进行的正极性开环与超前两步预测自适应控制对比实验表明,自适应闭环控制指导下的电火花加工钛合金显著提升了加工稳定性和加工效率,降低了拉弧率,且自适应控制系统能充分发挥电火花加工的潜能,解决了困扰钛合金加工领域几十年的棘手问题。