專利名稱：電火花線切割機(jī)械變工況加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)放電加工金屬工件在線厚度估測(cè)，對(duì)工件厚度進(jìn)行在線識(shí)另IJ，尤其可以通過(guò)控制器對(duì)加工參數(shù)的設(shè)定，提高電火花切割機(jī)加工速度和加工過(guò)程穩(wěn)定性的控制方法。
背景技術(shù)：
電火花線切割機(jī)床經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，無(wú)論是在系統(tǒng)硬件的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性，還是在控制理論及控制算法應(yīng)用方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。與低速走絲電火花線切割加工技術(shù)相比，高速走絲電火花線切割加工技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)還是發(fā)展緩慢，加工品質(zhì)不太高?，F(xiàn)有電火花線切割機(jī)控制系統(tǒng)很難在寬范圍內(nèi)適應(yīng)各種工藝規(guī)范，在對(duì)變工況工件加工，不能實(shí)現(xiàn) 對(duì)電源參數(shù)及能量的在線控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的加工速度。在電火花放電加工工件情況改變時(shí)，如何去調(diào)整控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)的伺服進(jìn)給和電源參數(shù)根據(jù)加工狀況的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，得到最優(yōu)的加工速度，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)性能是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是用數(shù)字信號(hào)處理開(kāi)發(fā)一種新的電火花線切割機(jī)控制調(diào)節(jié)器，通過(guò)改變工作臺(tái)進(jìn)給速度和進(jìn)行電參數(shù)的調(diào)節(jié)，對(duì)變厚度、變截面等變工況工件的加工，從而提高電火花線切割機(jī)床的加工速度和適應(yīng)性能的加工方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題步驟一、在現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)上，加入基于數(shù)字信號(hào)處理的線切割自適應(yīng)控制儀器，對(duì)線切割加工間隙放電狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。步驟二、將得到的空載率和短路率作為進(jìn)給控制器的調(diào)整依據(jù)，利用自適應(yīng)控制算法對(duì)其進(jìn)行處理，處理得到的結(jié)果送到原有電火花線切割機(jī)床控制器接口板上。步驟三、將所得到的火花率用自適應(yīng)算法進(jìn)行相應(yīng)地處理，對(duì)所加工工件厚度進(jìn)行在線估測(cè)，把估測(cè)得到的工件厚度作為電源脈沖問(wèn)隔參數(shù)的調(diào)節(jié)依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放電加工的進(jìn)給和電參數(shù)的白適應(yīng)調(diào)節(jié)；步驟四、將機(jī)床原有控制器接口芯片上的短路信號(hào)和電源主振板上繼電器的換向斷高頻信號(hào)引入數(shù)字信號(hào)處理控制器中，作為控制決策的輸入信息，使數(shù)字信號(hào)處理控制器能夠?qū)Χ搪泛瓦\(yùn)絲電機(jī)換向做出相應(yīng)地處理；利用線切割放電狀態(tài)檢測(cè)儀和上位機(jī)相連，實(shí)時(shí)顯示放電加工的火花、短路、空載三種放電狀態(tài)。通過(guò)采用數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了加工的穩(wěn)定性和精確性，提高了對(duì)變工況工件的加工速度，降低了物料成本和人力成本。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明圖I是放電火花率波形
圖2厚度估測(cè)系數(shù)曲線圖3等厚度工件數(shù)據(jù)圖4濾波的等厚度工件數(shù)據(jù)圖5濾波的均勻變厚度工件數(shù)據(jù)圖6濾波的半圓形工件厚度數(shù)據(jù)
具體實(shí)施例方式首先利用線切割放電狀態(tài)檢測(cè)儀進(jìn)行放電數(shù)據(jù)的采集，采集數(shù)據(jù)的周期為5ms， 圖I為通過(guò)線切割放電狀態(tài)檢測(cè)儀得到的機(jī)床火花放電率的波形圖，y軸是線切割放電的百分率，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值處理，均化貯絲筒換向?qū)Ψ烹娀鸹十a(chǎn)生的影響，在數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，每5000個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次均值處理，得到平均的火花放電率。其次利用實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)，定量得出Y與的A &關(guān)系，將Y與A每的關(guān)
系繪制成曲線如圖2，將短路電流設(shè)定為2. 4A，脈沖間隔設(shè)定為80 ii S，脈沖寬度設(shè)定為20 ii S，空載電壓為110V，利用線切割放電狀態(tài)檢測(cè)儀檢測(cè)到的5. 7mm等厚度工件、均勻變厚度工件和半徑為Ilmm的半圓形工件的放電信息作為仿真數(shù)據(jù)，進(jìn)行MATLAB仿真，圖3是對(duì)等厚度工件的估測(cè)的仿真結(jié)果，由于所采用的仿真數(shù)據(jù)的采樣周期較小(5ms)，且未進(jìn)行濾波處理，所以結(jié)果有很大的波動(dòng)性。圖4是對(duì)等厚度工件的估測(cè)的仿真結(jié)果，仿真過(guò)程中對(duì)輸入的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了濾波處理，從圖4可以看出，對(duì)工件厚度仿真的結(jié)果接近實(shí)際所加工工件的真實(shí)厚度。圖5是對(duì)截面為三角形均勻變厚度工件的厚度估測(cè)的仿真結(jié)果，圖6是對(duì)半圓型工件的厚度估測(cè)的仿真結(jié)果。最后把得到不同厚度工件加工時(shí)最佳放電能量的參考，利用得出的最佳放電時(shí)間系數(shù)可以作為調(diào)節(jié)脈沖間隔的參考值進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明將自適應(yīng)控制應(yīng)用于對(duì)加工工件的在線估測(cè)中，通過(guò)建立了厚度識(shí)別系數(shù)方程如下面公式^ m^ (k) = a0H2 (k) -B1H (k) +a2
Pm=
爲(wèi)根據(jù)放電加工的實(shí)際情況，建立了放電時(shí)間和工作臺(tái)位移之間的數(shù)學(xué)模型，用最小平方投影算法完成了對(duì)工件參數(shù)的在線辨識(shí)，利用辨識(shí)所得參數(shù)建立了進(jìn)行工件厚在線估測(cè)，將火花放電率同電源脈沖信號(hào)的占空比相乘，得到放電加工過(guò)程中一個(gè)電源脈沖信號(hào)周期內(nèi)的放電時(shí)間系數(shù)，將此系數(shù)乘上進(jìn)給調(diào)整的周期就可以得到在進(jìn)給周期內(nèi)平均的火花放電時(shí)間，這樣就得到了進(jìn)行工件厚度估測(cè)的輸入信息，通過(guò)進(jìn)一步調(diào)節(jié)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)變工況工件厚度的估測(cè)，提高生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.ー種電火花線切割機(jī)械變エ況加工方法，其特征在于步驟一、在現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)上，加入基于數(shù)字信號(hào)處理的線切割自適應(yīng)控制儀器，對(duì)線切割加工間隙放電狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別； 步驟ニ、將得到的空載率和短路率作為進(jìn)給控制器的調(diào)整依據(jù)，利用自適應(yīng)控制算法對(duì)其進(jìn)行處理，處理得到的結(jié)果送到原有電火花線切割機(jī)床控制器接ロ板上； 步驟三、將所得到的火花率用自適應(yīng)算法進(jìn)行相應(yīng)地處理，對(duì)所加工エ件厚度進(jìn)行在線估測(cè)，把估測(cè)得到的エ件厚度作為電源脈沖問(wèn)隔參數(shù)的調(diào)節(jié)依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放電加工的進(jìn)給和電參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)； 步驟四、將機(jī)床原有控制器接ロ芯片上的短路信號(hào)和電源主振板上繼電器的換向斷高頻信號(hào)引入數(shù)字信號(hào)處理控制器中，作為控制決策的輸入信息，使數(shù)字信號(hào)處理控制器能夠?qū)Χ搪泛瓦\(yùn)絲電機(jī)換向做出相應(yīng)地處理；利用線切割放電狀態(tài)檢測(cè)儀和上位機(jī)相連，實(shí)時(shí)顯示放電加工的火花、短路、空載三種放電狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電火花線切割機(jī)械變工況加工方法，步驟一、在現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)上，加入基于數(shù)字信號(hào)處理的線切割自適應(yīng)控制儀器，對(duì)線切割加工間隙放電狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。步驟二、將得到的空載率和短路率作為進(jìn)給控制器的調(diào)整依據(jù)。步驟三、將所得到的火花率用自適應(yīng)算法進(jìn)行相應(yīng)地處理，對(duì)所加工工件厚度進(jìn)行在線估測(cè)，步驟四、將機(jī)床原有控制器接口芯片上的短路信號(hào)和電源主振板上繼電器的換向斷高頻信號(hào)引入數(shù)字信號(hào)處理控制器中，作為控制決策的輸入信息，使數(shù)字信號(hào)處理控制器能夠?qū)Χ搪泛瓦\(yùn)絲電機(jī)換向做出相應(yīng)地處理。
文檔編號(hào)B23H7/14GK102728911SQ20121024607
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者劉恒, 王建武, 王瑞 申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)耐火材料有限公司