线切割加工放电状态检测与控制技术的研究

论文摘要

电火花线切割加工技术在众多的工业生产领域起到了重要作用,在我国得到了广泛的应用。放电状态检测与控制模块是线切割控制系统的基础,是电火花线切割机床的重要组成部分,对提高加工精度和切割速度,降低成本有重要意义。本文针对无阻脉冲电源要求对放电间隙状态变化响应高,而线切割伺服进给控制系统对放电间隙状态响应迟缓无法满足要求的问题,在放电状态检测和控制技术方面进行了研究。本文在查阅大量文献资料的基础上,综合分析了电火花线切割加工放电状态检测与控制理论的国内外发展现状,讨论了现有电火花加工控制系统的不足,设计了脉冲电源和伺服进给系统双重控制的总体方案。通过检测放电间隙状态,控制脉冲电源调节放电状态与伺服控制系统调节放电间隙共同作用,使电火花线切割加工处于稳定的加工状态。分析了无阻脉冲电源在线切割加工时的间隙放电状态,研制了一套放电状态检测装置,对线切割加工的三种放电状态进行鉴别,采集了有效的放电状态的信息,为脉冲电源的控制和伺服进给系统的间隙调节提供依据。在伺服进给系统调节放电间隙的基础上,通过控制脉冲电源的参数及能量来调节放电间隙状态,提高脉冲利用率以及加工的一致性,改善放电间隙状态。对脉冲电源的调整有单个脉冲能量控制、过电流保护和非正常放电状态的抑制三种模式。经过大量工艺试验研究表明,利用检测的放电状态信号进行脉冲电源控制的方案有效改善了放电状态,弥补了伺服控制系统的不足,提高了电火花线切割加工的稳定性与切割速度。在切割速度为90mm~2/min时电极丝的损耗仅为0.24μm/10 000mm~2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 放电状态检测及脉冲电源控制技术的研究现状
• 1.2.1 线切割加工放电状态检测技术的研究现状
• 1.2.2 国外线切割加工脉冲电源控制技术的研究现状
• 1.2.3 国内线切割加工脉冲电源控制技术的研究现状
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第2章 放电状态控制策略及总体方案设计
• 2.1 电火花线切割控制系统的设计原则
• 2.2 放电状态控制策略
• 2.2.1 伺服控制系统调节方式
• 2.2.2 控制脉冲电源的调节方式
• 2.2.3 无阻脉冲电源结构及要求
• 2.3 放电状态检测及控制技术的总体方案设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 放电状态检测模块分析与设计
• 3.1 线切割加工放电间隙状态分析
• 3.1.1 电火花线切割加工放电状态
• 3.1.2 放电状态特征量的表征方法
• 3.1.3 无阻脉冲电源波形特点分析
• 3.2 放电状态检测的方案设计
• 3.2.1 放电状态检测模块的结构设计
• 3.3 放电状态检测模块硬件电路设计
• 3.3.1 采样电路
• 3.3.2 鉴别电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 放电状态控制技术的硬件电路设计
• 4.1 放电状态控制技术方案设计
• 4.2 单个脉冲能量控制模式
• 4.2.1 单个脉冲能量控制模式的基本思想
• 4.2.2 单个脉冲能量控制模式的总体结构
• 4.2.3 单个脉冲能量控制模式的实现
• 4.3 过电流保护模式
• 4.3.1 过电流保护的必要性
• 4.3.2 过电流保护模式的实现
• 4.4 非正常放电状态的抑制模式
• 4.4.1 非正常放电状态的抑制的必要性
• 4.4.2 非正常放电状态抑制原理
• 4.4.3 非正常放电状态抑制的硬件电路设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 放电状态检测与控制的工艺试验
• 5.1 试验条件
• 5.2 放电状态检测与控制模块的测试分析
• 5.3 加工对比试验
• 5.4 丝损耗试验研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢