T/CMTBA 1010—2021《数控往复走丝电火花线切割机床性能评价规范》团体标准解读

介绍了《数控往复走丝电火花线切割机床性能评价规范》团体标准的制定背景、目的和主要内容,并在检验项目、关键指标等方面与现行行业标准进行了比对,解读了该团体标准的先进性、科学性和实用性。

碳化硅纳米介质电火花线切割加工研究

采用SiC纳米混粉工作液对Cr12MoV模具钢进行高速走丝线切割加工试验,重点分析了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流和混粉浓度对切割加工的影响。试验表明,在脉冲宽度45μs,脉冲间隔6倍,峰值电流25A,混粉浓度0.3g/L的加工条件下,采用混粉工作液较采用常规工作液加工的切割速度提高21.16%,表面粗糙度降低15.05%。研究认为,纳米微粒的介入,极间绝缘性降低,放电间隙增大,改善了极间放电条件,提高了工件加工稳定性和切割速度;同时,纳米微粒促使极间火花放电通道增多、放电点分散,提高了工件表面加工质量。

基于故障树的单向走丝电火花线切割机床故障诊断

为提高单向走丝电火花线切割机床使用寿命和加工效率,减少并预防故障事件的发生,提高机床的工作效率。应用故障树分析软件建立故障树模型,并进行定性、定量和蒙特卡罗仿真分析,确定单向走丝电火花线切割机床故障模式。通过定性分析得到93个最小割集,定量分析得出100件底事件结构重要度优先顺序,蒙特卡罗仿真分析得到100件底事件模式重要度优先顺序。综合得出单向走丝电火花线切割机床发生故障时优先考虑的事件,进一步分析对机床工作影响最大的底事件类型并提出解决方案或预防措施,对其他系列机床乃至其故障研究都可提供参考。

基于响应面与狼群算法的电火花线切割加工性能与放电能耗建模及优化

结合电火花线切割加工绿色、精密、高效的发展趋势,提出面向加工性能与放电能耗的电火花线切割加工工艺建模与多目标优化方法。针对电火花线切割加工GH4169高温合金材料开展正交试验设计,以脉冲宽度、放电间隙、管数、加工限速为输入,以放电能耗EEV、表面粗糙度Ra和材料去除率MRR为输出,构建了电火花线切割加工性能与放电能耗多目标优化响应面模型,并采用改进的狼群算法对模型进行优化求解。优化结果与实验结果对比表明,Ra、EEV和MRR的平均误差均不高于10%,且随机优化实验结果优于75%以上的正交试验设计的实验结果,验证了优化模型及求解方法的有效性。

矿物铸件精密电火花线切割机床应用及特性

针对铸件在往复走丝电火花线切割机床制造过程中能耗高、污染大、周期长、内部残余应力大、易变形及使用工作液后绝缘性下降等问题,研制了一种矿物铸件精密电火花线切割机床,该机床达到了团体标准TCMTBA 1010—2021的一系列检测要求。选择经过正常运行使用一年后的矿物铸件和铸铁件机床,分别进行了厚度100 mm工件的8 A大电流和厚度40 mm工件的窄脉冲宽度切割试验发现在相同加工参数条件下,矿物铸件机床在大电流切割时能量泄漏少,运丝速度更平稳,切割效率高于铸铁机床;窄脉冲宽度修刀切割时,铸铁机床在1μs脉冲宽度修刀时极间波形会发生畸变,修刀不稳定,而矿物铸件机床在0.5μs脉冲宽度时还能正常修刀,矿物铸件机床因具有很好的绝缘性,在大能量输出及窄脉冲宽度输出方面具有明显优势。

OPC UA架构下电火花线切割机床信息建模

针对目前模具装备制造业中生产线异构系统数据语义复杂、集成难度高的问题,以模具制造生产线中典型设备电火花线切割机床为研究对象,提出了典型模具制造设备电火花线切割机床信息模型。根据数控机床对象字典,结合OP CUA信息建模概念与电火花放电加工关键控制参数,对机床整体信息模型进行了梳理与构建,重点对过程属性集对象、组件集脉冲电源系统对象与运丝系统对象进行了分类与阐述,基于对抽象类型概念定义与描述,通过对属性集与组件集中对象赋予具体实际含义,实现电火花线切割机床信息模型的实例化。根据信息模型在OP CUA系统应用架构,提出了一种将机床信息模型应用于模具制造数字化车间互联的方法,最终实现了在模具制造生产过程中设备间、设备与系统间互联互通。

电火花线切割工艺加工钼铜钨铜载体初探

钼铜钨铜材料的载体,由于孔隙率极低,在热沉制作和电子封装领域应用越来越广泛,但由于载体材料硬度高、厚度尺寸小等特点,传统机械加工方法无法对其进行有效加工。电火花线切割类非接触式特种加工方法为该类材料的顺利加工提供了解决方案。电火花线切割加工技术是一种通过在工具电极与工件之间施加电压,利用两者之间的脉冲性火花放电能量来蚀除工件表面多余的金属,从而使工件得到所需的形状、尺寸精度、表面质量的技术。分析钼铜钨铜材料特性,针对性寻求相应的线切割方案,设计相关加工实验,探究整体工艺方案和工艺参数,加工出符合技术要求的产品。这种加工方式为后续开展钼铜钨铜载体更高效、更高精度的加工提供了宝贵的参考。

电火花线切割TC4钛合金棱角质量控制方法研究

为提高电火花线切割加工TC4钛合金时的棱角加工质量,结合电火花线切割加工特点及正交试验,采用脉宽、通道、跟踪以及丝速的四因素组合下测出加工工件不同角度的棱角质量缺损情况,研究不同切割角度下工件缺损的主要影响参数,得出各个角度最小缺损情况下的切割最佳参数。研究表明:在脉宽为9μs,跟踪值为4,通道为5个,运丝速度为50m/min时的TC4钛合金棱角缺损面积最小为0.032mm 2;在脉宽为32μs,跟踪值为2,通道为7,运丝速度为50m/min时,材料切割速度最快为9.7mm 2/min。

涡轮盘榫槽电火花线切割加工质量研究

为了提高涡轮叶盘榫槽电火花加工的材料去除率、几何形状精度,文中采用3种相同直径、不同材质的电极丝,进行电火花线切割GH4169枞树形榫槽的对比实验。采用不同工艺规准下的3道线切割工艺:第一次切割使用较大脉冲能量,加工出外形轮廓;第二次切割消除工件在上次加工中产生的变形,提高工件尺寸精度;第三次切割对工件表面进行精修整,减小工件表面变质层。对加工后榫槽进行材料去除率的计算、几何形状精度和轮廓偏差的测量,分析电火花线切割加工对榫槽加工质量的影响。试验结果表明:在高速线加工下榫槽的材料去除率最高;不同电极丝加工后的榫槽几何形状精度均在要求的0.075 mm之内;线切割加工的榫槽轮廓偏差都在0.030 mm左右,同时采用黄铜丝加工的榫槽轮廓偏差最小。采用电火花线切割工艺加工出的榫槽几何形状精度和加工质量均满足加工要求,显示出该工艺巨大的技术潜力。

电火花线切割加工工艺参数对工艺指标的影响

近年来,我国制造业的发展速度不断加快,一些与制造业密切相关的技术逐步完善,电火花线切割加工技术便是其中之一,作为一项特种加工技术,它以自身较为稳定的性能及加工所得工件质量高等特点,被广泛应用于各种金属工件的加工制造中。电火花线切割以数控机床为载体,开展工件加工前,要设定好工艺参数,若是工艺参数不合理,则会对工艺指标造成不利影响。基于此,从电火花线切割加工的工艺指标介绍入手,分析了电火花线切割加工工艺参数对工艺指标的影响,期望能够对工艺参数的持续优化有所帮助。

气液双介质电火花线切割精加工研究

往复走丝电火花线切割采用大气介质代替传统的液体介质,对Cr12MoV模具钢进行电火花线切割精加工,较液体介质可获得更高的表面加工质量,但也存在电蚀表面碳化、加工不稳定、电极丝热疲劳损伤大等问题。为解决上述问题,尝试采用气液双介质对模具钢进行电火花线切割精加工实验研究。结果表明,在相同电参数条件下,选择合适的进给速度、切削深度、运丝速度和液膜厚度,气液双介质中加工表面质量较液中明显提高,电极丝损耗较气中明显降低。

基于ARM+FPGA的电火花小孔机床数控系统设计

针对现阶段电火花小孔加工数控系统兼容性差、实时性低、模块冗余的缺点,设计开发了一款基于嵌入式ARM+FPGA架构的电火花小孔加工数控系统。将上位机的功能合理划分成多个功能模块,设计成不同的软件进程,并合理分配CPU资源,提高系统可靠性和实时性。上位机使用RS485总线直接与伺服驱动器通信,并直接计算出电机控制指令,通过工业以太网传输至FPGA输出脉冲信号控制电机和硬件设备,形成软数控系统。通过电火花小孔加工和电火花铣削试验表明,设计的软数控系统稳定可靠,加工效果良好。

具有半导体特性的往复走丝电火花线切割研究

针对超高厚度切割、细丝切割、金属基陶瓷复合材料切割等一系列具有半导体特性的电火花线切割,提出一种具有半导体特性的电火花加工理论体系。其实质是:由于工件、电极丝或者两者已具有不可忽略的电阻,从而具有了半导体特性,已不能将其作为传统电火花加工中的等势体对待。分析了半导体特性下的往复走丝电火花线切割的加工特征及采用传统电火花线切割加工伺服控制方法失效的原因,提出了使用辨识度更高、基于电流脉冲概率的检测来判断极间的加工状态;同时为了做到长久稳定切割,对于往复走丝时正反向走丝差异明显的工况,应采用正反向不同的伺服控制策略。

同步差动进给双线电极微细电火花切割伺服控制系统设计

提出同步差动进给双线电极微细电火花切割加工方法,以双线电极双侧同步放电提高加工效率,同时可有效降低薄壁件变形,设计并开发了实现该方法的加工装置及伺服控制系统,使用PMAC运动控制卡和FPGA配合控制,实现工件进给模块和加工模块的伺服运动,采用双路独立的TR脉冲电源实现双线电极同步放电。通过对比使用单线电极与双线电极分别切割厚度为0.5 mm的弹簧钢薄片,结果表明双线切割比单线切割对薄壁件零件弯曲变形现象有明显改善。

桌面式电火花加工机床数控系统硬件设计

针对桌面式电火花加工机床数控系统的兼容性和加工放电要求,课题组设计了一款基于ARM和现场可编辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)的电火花加工机床数控系统硬件平台。该平台任务分配均匀合理,以ARM处理器为核心搭建上位机,移植Linux系统进行多任务处理、人机界面、插补运算等任务;以FPGA为核心搭建的下位机系统负责运动控制、放电脉冲控制、辅助模块控制等任务;硬件平台的搭建采用了核心板+基板的方式并采用以太网口进行通信。试验结果表明该硬件平台搭建的数控系统可以较好地完成电火花小孔加工。该研究提供了一种移植性好、迭代升级成本低、适配多种脉冲电源的电火花加工机床数控系统硬件平台设计方案。

基于Towedm数控线切割编程系统的上下异形零件加工

分析了上下异形零件的线切割加工原理,基于Towedm数控线切割编程系统介绍上下异形零件的编程与加工的方法.基于DK7720电火花数控线切割机床的Towedm数控线切割编程系统,以上表面为圆和下表面为正六边形复合的典型上下异形零件加工任务为例,对其进行绘图编程、生成加工轨迹和3B格式的数控程序以及进行线切割加工和分析.

基于FPGA的电火花线切割自整定脉冲电源的研制

针对现有线切割脉冲电源对放电状态检测能力不足、输出具有滞后性等问题,研制了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的电火花线切割自整定脉冲电源。该电源将放电状态检测模块和波形调整模块集成在FPGA内部,避免了信号在不同器件间传输的延迟。通过高速A/D采样精准识别每个脉冲的放电情况,并根据不同放电状态实时调整脉冲输出频率,抑制有害放电状态,提高有效放电脉冲的比例。实验结果表明:与采用等频率脉冲电源加工相比,自整定脉冲电源有效提高了连杆双向同步切槽机床的加工效率。该脉冲电源促进了往复走丝线切割机床向高效节能和自动化方向发展。

轴数控线切割刀具半径尺寸偏差自动补偿算法

轴数较多的数控线切割设备需要对多个轴进行精密控制,实现复杂的切割路径,因此需要充分考虑各轴之间的协调运动,因此尺寸偏差的补偿具有较高的复杂性和难度。为此,设计一种新的轴数控线切割刀具半径尺寸偏差自动补偿算法。根据轴数控线切割刀具系统运行原理,分析尺寸偏差产生原因。基于此,利用激光传感器测量刀具半径尺寸,其与刀具的准确半径尺寸的差值即为偏差,引入PID控制器对其补偿。引入粒子群优化算法,优化积分系数、比例系数、微分系数,提高刀具半径尺寸偏差补偿的精度。实验结果表明:所设计算法对刀具半径尺寸的补偿效果更明显。

电火花数控线切割加工应用扩展技术研究

研究开发了能实现复杂曲面零件电火花线切割加工的多种工艺方法及加工系统.阐明了其加工原理、特点、组成及运动规律,并对各种主要硬件装置进行阐述和开发.从而拓宽了电火花线切割加工的工艺范围,从根本上解决了复杂曲面零件的加工难题.具有很强的应用和推广价值.

基于Mixup数据增强的CNN-GRU深度学习电火花线切割放电状态识别

针对电火花线切割放电状态识别中,数据集样本较少导致训练模型准确率不高的问题,提出基于Mixup数据增强的CNN-GRU网络算法。该算法首先使用Mixup数据增强对原始的电火花波形数据进行数据增强,通过线性插值对数据进行混合,得到新的扩容之后的数据集;随后使用增强的数据集训练CNN-GRU模型,并用该模型进行分类。经实验表明,使用Mixup数据增强的CNN-GRU模型能有效的识别出数据中的“时序特征”与“局部特征”,且模型的准确率达到了96%。