[發(fā)明專利]電火花線切割加工能效的在線監(jiān)測(cè)及節(jié)能優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910778066.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN110632411B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王黎航;鄭軍;周行健;黃彬彬;賴旭偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江科技學(xué)院
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 杭州云睿專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33254
• 代理人: 楊淑芳

本發(fā)明公開了電火花線切割加工能效的在線監(jiān)測(cè)及節(jié)能優(yōu)化方法，包括以下步驟：步驟一：獲取工件幾何圖、毛坯信息、電參數(shù)；步驟二：依據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)劃分切割事件；步驟三：瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流實(shí)時(shí)采集；步驟四：瞬時(shí)功率實(shí)時(shí)處理；步驟五：瞬時(shí)能耗實(shí)時(shí)處理；步驟六：瞬時(shí)電火花線切割加工能效獲取；步驟七：能效判斷；步驟八：節(jié)能優(yōu)化。本發(fā)明能夠結(jié)合工件信息、實(shí)時(shí)電壓及電流獲得加工能效，對(duì)加工能效進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。本發(fā)明同時(shí)結(jié)合加工能效判斷是否優(yōu)化電參數(shù)，以獲得較為合適的加工工藝方案。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電火花線切割加工能效的技術(shù)領(lǐng)域，特別是電火花線切割加工能效的在線監(jiān)測(cè)及節(jié)能優(yōu)化方法的技術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境資源日益遭到破壞，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，需要節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)制造。2015年的《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》指出，中國在2014年全年的電消耗為240.8百萬噸油當(dāng)量，占全球總電消耗的27.4％，增幅在15.7％。《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2013》中指出中國制造業(yè)的電消耗為26822.46億千瓦時(shí)，占工業(yè)用電消耗的80.46％。《綠色制造工程實(shí)施指南(2016-2020年)》強(qiáng)調(diào)了制造業(yè)發(fā)展對(duì)資源環(huán)境的影響的重要性。特別的，以利用化學(xué)能、電能以及機(jī)械能對(duì)材料進(jìn)行加工的特種加工，在制造業(yè)中發(fā)揮了極其重要和不可替代的作用。數(shù)控電火花線切割屬于特種加工中的一種，是一種直接利用電能進(jìn)行材料加工的加工方法，線切割加工過程相對(duì)于其他傳統(tǒng)材料去除過程是能源更為密集的加工方式。電火花線切割加工能效的在線監(jiān)測(cè)及節(jié)能優(yōu)化方法，是實(shí)現(xiàn)線切割加工節(jié)能的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

現(xiàn)有的材料去除率MRR和單位體積能耗SEC用于衡量電火花線切割加工效率，其中(Q_volume為總材料去除體積、Δt為間隔時(shí)間)、(E_total為總能耗、Q_volume為總材料去除體積)。但是，由于融化的體積并不與切除面積線性相關(guān)，且被去除毛坯的不確定性，因此，需要用去除單位截面積所需要的能耗來衡量電火花線切割的加工能效。

數(shù)控電火花線切割機(jī)床的電流穩(wěn)定在2.5A左右、具有樹枝狀的火花放電效果的電火花線切割加工過程稱為正常加工。而加工過程中出現(xiàn)的短路、斷絲、二次放電、電弧放電、抖絲等異常過程稱為異常加工。通過采集電壓信號(hào)、電流信號(hào)，可以處理獲得功率，進(jìn)一步處理可獲得能耗、能效，從而可以通過能效判斷電參數(shù)是否需要調(diào)整。電流不穩(wěn)定、放電效果不理想的加工，能效不穩(wěn)定且會(huì)有較高的瞬時(shí)能效。

針對(duì)電火花線切割批量加工零件，很有必要對(duì)加工工藝過程的能效進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)不斷節(jié)能優(yōu)化，以獲得最佳電參數(shù)。同時(shí)，類似于現(xiàn)有的車輛排放等級(jí)等參數(shù)，加工能效同時(shí)可以作為衡量加工節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)，使得加工達(dá)到綠色要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出電火花線切割加工能效的在線監(jiān)測(cè)及節(jié)能優(yōu)化方法，能夠結(jié)合工件信息、實(shí)時(shí)電壓及電流獲得加工能效，對(duì)加工能效進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。本發(fā)明同時(shí)結(jié)合加工能效判斷是否優(yōu)化電參數(shù)，以獲得較為合適的加工工藝方案。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了電火花線切割加工能效的在線監(jiān)測(cè)及節(jié)能優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟一：獲取工件幾何圖、毛坯信息、電參數(shù)：所述毛坯信息包括毛坯尺寸、毛坯材質(zhì)，毛坯尺寸包括毛坯長(zhǎng)、寬、厚；

步驟二：依據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)劃分切割事件：按照切割類型依據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)將加工過程劃分為切割事件；

步驟三：瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流實(shí)時(shí)采集：通過電信號(hào)采集裝置對(duì)電火花線切割機(jī)床進(jìn)線端的瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；

步驟四：瞬時(shí)功率實(shí)時(shí)處理：瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流求積，獲得瞬時(shí)功率；