[發明專利]切深分層可調的放電燒蝕銑削快速進給伺服控制方法

有效

• 申請號: 201710273263.3
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN106984877B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 邱明波;韓云曉;劉志東;沈理達;田宗軍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H1/02
• 分類號: B23H1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種放電燒蝕分層銑削伺服控制方法，其特征是在放電燒蝕銑削過程中，電極以恒定的速度進行快速進給，高效燒蝕蝕除本層工件材料，而后，以本層加工時間為采樣周期，以本層加工電流信號為采樣信號，通過取樣電路獲得本層采樣電流脈沖概率；將采樣電流脈沖概率與所設定的電流脈沖概率進行比較，得到比例因子作為切深調整依據，從而調整下一層銑削深度。這樣分層切深基于上層銑削電流脈沖概率在加工中在線計算調整，使得實際加工電流脈沖概率逐步趨向于所設定的電流脈沖概率。本發明控制精度高，能防止分層放電燒蝕銑削過程中切深過大或過小現象的發生，適用于放電誘導燒蝕銑削及電火花銑削等加工形式的分層策略，能夠提高加工穩定性及加工質量。

技術領域

本發明涉及一種放電燒蝕銑削加工技術，尤其是一種放電燒蝕銑削加工的伺服控制方法，具體的說是一種適用于放電燒蝕銑削加工的旋轉電極快速進給，基于電流脈沖概率檢測進行分層切深控制的伺服方法。

背景技術

隨著世界范圍內航空航天工業、醫療器械、汽車工業以及核工業的快速發展，新結構、新材料不斷出現，鈦合金、高溫合金、高強度鋼及復合材料的使用比例逐漸提高，零件多具有結構復雜、去除量大、薄壁、整體等特點。由于材料自身的物理性質以及零件去除量大的特點，使得對上述材料和結構采用傳統機械切削加工方法非常困難。

電火花加工作為一種特種加工方法，其利用兩極間脈沖放電時產生的高溫電蝕作用蝕除材料。其加工精度高、穩定性好，能加工常規切削加工方法難以加工的材料和復雜形狀的工件，加工過程不存在宏觀切削力，不產生毛刺等缺陷。電火花銑削加工利用簡單電極(也稱為標準電極)，如棒狀電極在數控系統控制下，按照一定軌跡做成形運動，借鑒數控銑削加工方式，通過簡單電極與工件之間在不同相對位置刀位的放電，加工出所需要工件形狀。電火花銑削加工技術已經成為三維型腔電火花加工的有力手段之一。然而由于其具有電火花加工的共性，蝕除效率受制于脈沖電源能量的輸出，加工效率低一直是其難以克服的瓶頸問題。

放電誘導燒蝕銑削加工是一種無宏觀切削力特種加工方法，其在常規電火花銑削加工中引入新的能量——金屬燃燒釋放的大量化學能，其加工效率是常規電火花銑削加工的十數倍甚至數十倍，特別適合難加工材料、大去除量的零件加工。

現有的電火花銑削加工分層是基于機械銑削的平均分層思想，即每層銑削的切深相同。由于放電燒蝕銑削加工具有加工效率遠遠高于常規電火花銑削的特點，因此現有電火花銑削所采用的電極進給伺服控制不適合高效放電誘導燒蝕銑削加工。本發明針對放電誘導燒蝕銑削高效加工方法，提出適用于其加工特點的電極快速進給及切深分層可調的伺服控制方法，實現高效穩定的加工。

發明內容

本發明的目的是針對現有的電火花銑削加工所采用的電極進給速度調整以電壓檢測為依據、銑削切深平均分層不適用于高效放電燒蝕銑削加工的問題，發明一種電極以恒定速度快速進給及分層銑削單層切深可調的放電燒蝕銑削伺服控制方法。

本發明的技術方案是：

一種放電燒蝕分層銑削伺服控制方法，其特征是放電燒蝕銑削加工旋轉電極以恒定速度快速進給，分層切深基于上層銑削電流脈沖概率在加工中進行計算調整，單層切深在1μm～1000μm范圍內可調。在放電燒蝕銑削過程中，電極以恒定的速度進行快速進給，高效燒蝕蝕除本層工件材料，而后，以本層加工時間為采樣周期，以本層加工電流信號為采樣信號，通過取樣電路獲得本層采樣電流脈沖概率；將采樣電流脈沖概率與所設定的電流脈沖概率進行比較，得到比例因子作為切深調整依據，從而調整下一層銑削深度。其控制原理如圖1所示，控制流程如圖2所示：

此時加工正在進行第i層銑削，第i層切深δ_i已經由上一層加工狀態確定，從第i層銑削開始，到該層銑削結束的時間為采樣周期T_i。在T_i時間內，取樣信號采集產生電流信號的脈沖個數，通過微處理器計算，將采樣信號個數除以總脈沖個數得到第i層的電流脈沖概率。通過公式