多输入工件厚度辨识模型的LS-WEDM自适应控制系统

在慢走丝电火花线切割加工可变厚度的工件时,断丝或加工效率低下为很难避免的缺陷之一;这个现象源自于固定的加工参数加工可变厚度的工件时,作用在单位长度上的能量密度会发生改变,当能量密度较大时,断丝概率增加,反之,加工效率低下。旨在提出一个在线的多输入工件厚度辨识模型,其中输入包括:间隙反馈电压、放电频率和进给速度;在辨识工件厚度之后,通过实时改变间隙电压和放电频率,使得单位长度上的能量密度处于一个合适值,降低断丝概率,同时确保较高的加工效率。实验结果证明,本次研究提出的工件厚度辨识模型能够较准确的识别工件厚度,并较好及时修正放电电压和放电频率,从而大幅降低断丝概率和提高加工效率。

基于智能PID算法的WEDM电极丝恒张力控制

目前市场上慢走丝电火花线切割(WEDM)的电极丝运行机构基本为单向走丝系统,存在张力波动较大且难以被精确控制从而导致机床加工性能降低的问题。针对上述问题,分析电火花线切割加工过程中电极丝张力变化的主要因素;基于模拟退火与PID控制混合算法设计智能PID控制器;基于智能PID控制,采用压力式传感器测量电极丝张力为反馈信号,分别建立磁粉制动器和双电机转速差为执行元件控制电极丝的张力控制系统;并采用示波器采集压力式传感器的信号,比较两个不同控制系统的控制效果。结果表明:两个电极丝张力控制系统能够将电极丝的波动控制住1 N以内,双电机转速差控制系统各项指标略优于磁粉制动器控制系统。

镍基单晶高温合金表面微阵列孔的制备方法及其实验研究

微小孔结构在航空航天、现代医疗、精密仪器等领域有着广泛的应用,但孔径尺寸微小且加工精度要求高,常规的接触式机械加工方式存在切削力致使孔精度较难控制.而电火花加工非接触和无宏观切削力的特点使其在微小孔加工中具有独特的优势.开展镍基单晶高温合金表面微阵列孔制备的实验研究,首先通过低速走丝电火花线切割方法结合精修工艺实现了边长小于340μm菱形微细阵列电极的高精度制备.采用所制备的微细阵列电极在镍基单晶高温合金表面进行微阵列孔加工,探究微阵列孔尺寸的一致性精度、孔壁的表面质量和电极损耗特点,揭示抬刀速度和抬刀模式对微阵列孔的孔壁粗糙度的影响规律,实现了镍基单晶高温合金表面微阵列孔的高效率高精度制备.

硬质合金电火花慢走丝线切割缺陷与工艺改进

硬质合金电火花慢走丝线切割缺陷破坏了工件加工精度和基体完整性,导致工件降级或无法使用。本文采用电子扫描显微镜(SEM)和能谱(EDS)对电火花慢走丝线切割硬质合金过程中产生的褶皱线纹和凹坑的表面形貌、成分进行分析。结果表明:褶皱线纹、凹坑表面均存在大量的电蚀产物,粗糙度差,并含有较高含量的Cu、Zn元素,而Cu、Zn元素是镀锌电极丝的主要成分。褶皱线纹、凹坑均是在大电流、宽脉冲线切割过程中,合金微变形引起的电极丝线切割路径偏转所致。通过选用合适的挂台面积、采用低应力硬质合金母料、设计合理的母料排料方式等方法均能很好地改善硬质合金慢走丝线切割表面质量。

慢走丝线切割工艺在涡轮盘榫槽加工中的应用研究

针对航空发动机涡轮级性能试验件快速试制与验证的需求,提出一种采用慢走丝加工航空发动机涡轮盘榫槽的工艺路线。通过工艺试验研究得出了满足涡轮盘榫槽质量要求的重熔层控制工艺方案,并形成了一套适用于航空发动机试验件涡轮盘榫槽慢走丝加工、检测的流程与方法。该慢走丝工艺路线首次应用于航空发动机性能试验件试制,与传统拉削工艺相比,其加工效率提高了约52.5%,加工成本降低了约47.6%。采用慢走丝工艺加工的涡轮盘随涡轮性能试验件完成了多次试验验证,试验后涡轮盘榫槽状态良好,验证了该工艺路线加工涡轮盘榫槽的可靠性,为后续涡轮盘榫槽加工提供了一种思路。

短筒柔轮谐波齿轮传动新设计新工艺与实验

为了提高短筒柔轮谐波齿轮传动刚度,提出了一种柔轮和刚轮采用新齿形的短筒谐波传动的设计方法.柔轮轮齿采用双圆弧齿廓,刚轮轮齿采用具有一定倾角的共轭齿廓,从而提高轮齿的啮合面积.提出了采用慢走丝线切割加工柔轮和刚轮轮齿的加工工艺,分别试制了刚轮有倾斜轮齿、长径比各为1/4和1/2的两种50机型短筒柔轮谐波齿轮减速器样机,并进行了刚度测试实验.结果表明,刚轮轮齿有倾角的新型短筒柔轮谐波传动与刚轮轮齿无倾角的短筒柔轮谐波传动相比,传动刚度可提高39%以上.

利用声发射信号时频特征在线监测慢走丝线切割加工表面粗糙度

针对慢走丝线切割加工(WEDM-LS)时因温度高、切缝窄等因素造成的加工过程难以监测的问题,利用声发射检测技术对占空比可调脉冲的慢走丝线切割加工过程进行在线监测。首先利用小波包能谱算法将AE信号分解到8个独立的频段上:分别为W1~W8,且频率依次降低;然后提取各频段上的能量特征,研究其与加工工件表面粗糙度值之间的相关性。试验结果表明:W8频段的能量与表面粗糙度值之间具有较高的相关性,该频段的能量与脉冲放电能量均随着脉冲信号占空比的增大而增大,且加工表面粗糙度值也随之逐渐增大。最后通过回归分析得到了反应材料表面粗糙度值与W8频段能量占比关系的数学预测模型,该模型的预测结果与实际测得的表面粗糙度值误差仅为3.51%。说明该模型具有较高的预测精度,可用于加工表面粗糙度的在线监测。

新型慢走丝恒张力控制系统仿真设计

慢走丝电火花线切割机走丝系统稳定运行,直接影响着加工精度和加工表面质量。文章设计了一种新型的恒张力控制系统提高走丝系统的性能。设计方案采用模糊神经网络控制器,用直流力矩电机调节电极丝的张力大小,用张力传感器和速度传感器分别测量电极丝张力和速度的变化。仿真结果表明系统有较好的快速响应能力、很强的抗干扰能力和很好的鲁棒性。

基于差分插补理论的慢走丝线切割上下异型面工件新方法

提出了基于差分插补理论的加工上下异型面工件的新方法,把工件的下表面(参考平面,PRP)和工件的上表面(第二平面,PSP)上的插补运动位移换算为UV及XY两平面上的位移叠加,具有简化编程、减小传统计算方法产生的累积误差、提高加工精度的明显优点。论述了上下异型面合成插补控制程序设计原理,并在慢走丝线切割机床计算机控制系统设计中得到了应用。

慢走丝线切割单点放电温度场有限元分析

建立了慢走丝电火花线切割单脉冲放电模型,利用有限元分析了单脉冲放电温度场分布。计算出该条件下工件放电凹坑几何特征,与实际切割条件下的材料去除率进行了对比,并根据电火花线切割的加工特点进行了修正。讨论了不同峰值电流和脉冲宽度条件下,蚀除凹坑体积与材料去除率(MRR)的变化规律,并分析了峰值电流和脉冲宽度对MRR的交互作用。分析结果表明:考虑实际加工的相关因素,模拟的单脉冲放电的MRR经修正后可以近似表征实际连续切割时的MRR;单个凹坑的蚀除量随着电流和脉宽的增大而增大,并且电流和脉宽的交互作用随着它们取值的增大而更加明显。

低速走丝电火花线切割加工断丝原因分析及处理

在查阅国内外大量文献的基础上,结合自身的实际工作经验,从电极丝、工作液、伺服控制和脉冲电源控制策略等几个方面,详细分析了低速走丝电火花线切割加工发生断丝现象的主要原因,并提出了相应的改进措施。

慢走丝线切割机床丝架的热误差建模

慢走丝线切割机床上下丝架的误差受环境温度影响变化较大,且其相对位置的改变直接造成电极丝的位姿发生变化,从而使加工精度降低.针对某大型慢走丝线切割机床,用旋量理论建立其理论热误差模型,采用有限元的方法计算在环境温度改变时上下丝架在x、y、z方向上的变形量,并用MATLAB处理得出电极丝位姿在笛卡儿坐标系中的变化情况.构建实验平台实测不同环境温度下线切割机床上下丝架的热变形,基于径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络的M-RAN算法建立热误差模型.结果表明:该误差模型残差小于1μm,可以良好地反映出热误差分布及变化的规律.

慢走丝线切割加工参数对加工表面硬度的影响

通过田口实验设计,分析了慢走丝线切割加工中峰值电流、进给速率、脉冲时间、脉冲间隔和水压等加工参数对工件加工后表面硬度的影响;运用方差分析、主效应分析、交互效应分析得到了其最优加工参数组合;实验结果对于今后进一步的研究具有一定的参考意义。

慢走丝线切割加工高精度小直径深孔的工艺研究

以某光学仪器镜筒中高精度小直径深孔的加工为对象,针对该零件特点及技术要求,分析了采用传统加工方法加工该零件存在的问题,并选择慢走丝线切割的方法加工该零件。在研究慢走丝线切割加工特点及工艺规律的基础上,通过大量试验研究,总结出一套有效的工艺措施及加工参数组合。经三坐标测量仪检测,表明加工效果理想。该加工方法及参数可以广泛运用到其他类似材料和结构的零件中,为高精度小直径深孔的加工开辟出一条新的思路。

抛物线ISO代码译成差分插补代码及其实现

定义了的抛物线的ISO代码,论述了将抛物线的ISO代码翻译成差分插补代码的实现方法,并在WINDOWSNT环境下用VC++6.0开发了程序,这一原理在慢走丝线切割机床控制系统设计中得到了应用。

基于响应曲面法电火花线切割回转零件实验研究

以低速走丝电火花线切割加工回转铜钨合金(Cu W70)试件为研究对象,采用Design-Expert软件设计Box-Behnken实验,利用响应曲面法分析得出不同速度参数对工件表面粗糙度及材料去除率的影响规律,并得出兼顾加工效率与表面质量的最优工艺参数组合.结果表明,速度参数对表面粗糙度影响的主次关系为工件转速>进给速度>走丝速度;对材料去除率影响的主次关系为进给速度>工件转速>走丝速度.多目标参数优化得出:当工件转速为46 r/min,进给速度为1.0 mm/min,走丝速度为45 mm/s时,表面粗糙度达到0.882μm,材料去除率达到0.625 mm3/min.

高精塑料模内缩型芯的加工工艺探讨

针对有完整圆形内凹和两侧内孔有同轴要求的精密塑件,注射模中的内缩型芯要求有较高的加工精度。通过对内缩型芯的结构和动作过程分析,选用了割2修1的慢走丝加工工艺,设计制作的精密角度块,实现了内缩型芯中6个可收缩瓣片和1个导向柱的6个配合斜面的慢走丝切割加工,保证了可收缩瓣片和导向柱的无间隙自由滑动;切割后的6个可收缩瓣片、导向柱用定位座夹具精密组装后,在数控车床上进行成型部位的一体加工,提高了塑件内孔表面质量;内缩型芯中精定位锥台与成型部位的一次性装夹加工,保证了内缩型芯的精定位锥台与成型部位的同轴,满足了高精塑件两侧内孔的同轴要求。加工出的内缩型芯塑料模已用于批量生产中,使用效果良好。

基于改进型粒子群PID算法线切割电极丝恒张紧力控制系统

在慢走丝线切割走丝系统中,电极丝容易受到外界干扰和自身控制系统影响下,电极丝的张紧力会发生一定程度的波动,最大波动幅值可达50%,将导致导轮之间电极丝发生较大的挠曲变形和振动,严重影响加工工件的形位精度和表面质量。对电极丝进行受力分析,介绍改进型闭环控制电极丝走丝系统,设计恒张紧力闭环控制系统,运用改进型粒子群PID算法对电极丝进行在线恒张紧力控制。实验结果表明:本次设计的控制系统,具有高精度和实时性,电极丝张紧力波动控制在5%之内,对外界冲击载荷的修正时间约为4 s,且电极丝横向振动减少接近50%。

慢走丝线切割机恒速恒张力智能系统的设计与仿真

慢走丝电火花线切割机在加工过程中电极丝易出现速度与张力不稳定的问题,影响加工质量和效率,因此,提出一种智能的双机转速差加载式调节速度与张力的设计方案。根据电极丝速度与张力系统的控制环节,建立其数学模型。通过设计模糊PID和BP神经网络PID两种算法,分别实现了电极丝恒速恒张力的PID参数的自调整。利用MATLAB软件完成系统的动态性能与抗干扰性能的实验仿真,实验结果表明:与传统PID控制相比,慢走丝线切割机的智能PID恒速恒张力控制系统具有动态性能好、抗干扰能力强等品质。

灰色理论在慢走丝线切割加工中的应用

慢走丝电火花线切割中工艺指标与工艺参数之间具有高度非线性关系,难以实现电火花多工艺参数优化,针对此问题,以电火花线切割SKD11模具钢为试验对象,选用水压、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流和进给速度为可变因素,表面粗糙度(Ra)和材料去除率(MRR)为工艺指标,设计田口试验,采用灰色关联分析方法研究加工参数对工艺指标的影响关系;建立改进的灰色神经网络模型对Ra和MRR预测,其平均相对误差分别为7.92%和8.13%。结果表明,该模型能反映出电火花线切割SKD11模具钢的工艺规律并能成功预测出Ra和MRR,为电火花线切割SKD11模具钢工艺参数的选择提供了依据。寻找的一组优化参数对SKD11模具钢的线切割加工具有一定的参考意义。