CN102728911A - 电火花线切割机械变工况加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电火花线切割机械变工况加工方法，步骤一、在现有机床的基础上，加入基于数字信号处理的线切割自适应控制仪器，对线切割加工间隙放电状态进行识别。步骤二、将得到的空载率和短路率作为进给控制器的调整依据。步骤三、将所得到的火花率用自适应算法进行相应地处理，对所加工工件厚度进行在线估测，步骤四、将机床原有控制器接口芯片上的短路信号和电源主振板上继电器的换向断高频信号引入数字信号处理控制器中，作为控制决策的输入信息，使数字信号处理控制器能够对短路和运丝电机换向做出相应地处理。

Description

电火花线切割机械变工况加工方法

技术领域

本发明涉及一种通过放电加工金属工件在线厚度估测，对工件厚度进行在线识别，尤其可以通过控制器对加工参数的设定，提高电火花切割机加工速度和加工过程稳定性的控制方法。 

背景技术

电火花线切割机床经过多年的发展，无论是在系统硬件的实时性、稳定性，还是在控制理论及控制算法应用方面已经取得了很大的进步。与低速走丝电火花线切割加工技术相比，高速走丝电火花线切割加工技术相对来说还是发展缓慢，加工品质不太高。现有电火花线切割机控制系统很难在宽范围内适应各种工艺规范，在对变工况工件加工，不能实现对电源参数及能量的在线控制，无法实现最优的加工速度。在电火花放电加工工件情况改变时，如何去调整控制系统，使系统的伺服进给和电源参数根据加工状况的变化自动调节，得到最优的加工速度，增强整个系统的适应性能是一个需要解决的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是用数字信号处理开发一种新的电火花线切割机控制调节器，通过改变工作台进给速度和进行电参数的调节，对变厚度、变 截面等变工况工件的加工，从而提高电火花线切割机床的加工速度和适应性能的加工方法。 

为解决上述技术问题 

步骤一、在现有机床的基础上，加入基于数字信号处理的线切割自适应控制仪器，对线切割加工间隙放电状态进行识别。 

步骤二、将得到的空载率和短路率作为进给控制器的调整依据，利用自适应控制算法对其进行处理，处理得到的结果送到原有电火花线切割机床控制器接口板上。 

步骤三、将所得到的火花率用自适应算法进行相应地处理，对所加工工件厚度进行在线估测，把估测得到的工件厚度作为电源脉冲问隔参数的调节依据，从而实现对放电加工的进给和电参数的白适应调节； 

步骤四、将机床原有控制器接口芯片上的短路信号和电源主振板上继电器的换向断高频信号引入数字信号处理控制器中，作为控制决策的输入信息，使数字信号处理控制器能够对短路和运丝电机换向做出相应地处理；利用线切割放电状态检测仪和上位机相连，实时显示放电加工的火花、短路、空载三种放电状态。 

通过采用数字信号处理系统的设计调节，增强了加工的稳定性和精确性，提高了对变工况工件的加工速度，降低了物料成本和人力成本。 

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明 

图1是放电火花率波形 

图2厚度估测系数曲线 

图3等厚度工件数据 

图4滤波的等厚度工件数据 

图5滤波的均匀变厚度工件数据 

图6滤波的半圆形工件厚度数据 

具体实施方式

首先：利用线切割放电状态检测仪进行放电数据的采集，采集数据的周期为5ms，图1为通过线切割放电状态检测仪得到的机床火花放电率的波形图，y轴是线切割放电的百分率，对采样数据进行平均值处理，均化贮丝筒换向对放电火花率产生的影响，在数据的处理过程中，每5000个数据进行一次均值处理，得到平均的火花放电率。 

其次：利用实验所得到的数据，定量得出γ与的Δ 

关系，将γ与Δ 

的关系绘制成曲线如图2，将短路电流设定为2.4A，脉冲间隔设定为80μS，脉冲宽度设定为20μS，空载电压为110V，利用线切割放电状态检测仪检测到的5.7mm等厚度工件、均匀变厚度工件和半径为11mm的半圆形工件的放电信息作为仿真数据，进行MATLAB仿真，图3是对等厚度工件的估测的仿真结果，由于所采用的仿真数据的采样周期较小(5ms)，且未进行滤波处理，所以结果有很大的波动性。图4是对等厚度工件的估测的仿真结果，仿真过程中对输入的仿真数据进行了滤波处理，从图4可以看出，对工件厚度仿真的结果接近实际所加工工件的真实厚度。图5是对截面为三角形均匀变厚度工件的厚度估测的仿真结果，图6是对半圆型工件的厚度估测的仿真结果。 

最后：把得到不同厚度工件加工时最佳放电能量的参考，利用得出的最佳放电时间系数可以作为调节脉冲间隔的参考值进行调节。本发明将自适应控制应用于对加工工件的在线估测中，通过建立了厚度识别系数方程如下面公式： 

$\mathrm{\ξ}=\frac{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}{\mathrm{\φ}{t}_{\mathrm{on}}}$ ξ(k)＝a₀H²(k)-a₁H(k)+a₂

$\hat{H}=\mathrm{\λ}\frac{1}{{\widehat{\mathrm{\β}}}_0}$

根据放电加工的实际情况，建立了放电时间和工作台位移之间的数学模型，用最小平方投影算法完成了对工件参数的在线辨识，利用辨识所得参数建立了进行工件厚在线估测，将火花放电率同电源脉冲信号的占空比相乘，得到放电加工过程中一个电源脉冲信号周期内的放电时间系数，将此系数乘上进给调整的周期就可以得到在进给周期内平均的火花放电时间，这样就得到了进行工件厚度估测的输入信息，通过进一步调节控制器，实现对变工况工件厚度的估测，提高生产效率。 

Claims (1)

1.一种电火花线切割机械变工况加工方法，其特征在于：步骤一、在现有机床的基础上，加入基于数字信号处理的线切割自适应控制仪器，对线切割加工间隙放电状态进行识别；

步骤二、将得到的空载率和短路率作为进给控制器的调整依据，利用自适应控制算法对其进行处理，处理得到的结果送到原有电火花线切割机床控制器接口板上；

步骤三、将所得到的火花率用自适应算法进行相应地处理，对所加工工件厚度进行在线估测，把估测得到的工件厚度作为电源脉冲问隔参数的调节依据，从而实现对放电加工的进给和电参数的自适应调节；

步骤四、将机床原有控制器接口芯片上的短路信号和电源主振板上继电器的换向断高频信号引入数字信号处理控制器中，作为控制决策的输入信息，使数字信号处理控制器能够对短路和运丝电机换向做出相应地处理；利用线切割放电状态检测仪和上位机相连，实时显示放电加工的火花、短路、空载三种放电状态。

Images