[發(fā)明專利]電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110239615.X
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112958862B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志;周洪冰;顏昭君;張迎東;施宗材;吳程;李治作
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B23H11/00
• 分類號: B23H11/00;B23H7/02
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

1.一種電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，包括如下步驟：

S1.對加工時(shí)的電極絲進(jìn)行受力分析，建立電極絲的力學(xué)模型；

S2.根據(jù)步驟S1所述的力學(xué)模型，建立電極絲的撓曲線方程；

S3.通過理論擬合，得出電極絲的最大撓曲變形的理論模型；所述電極絲的最大撓曲變形的理論模型，具體為采用高次曲線擬合方法獲得：

在H/2處取得撓曲變形的最大值

在工件上下表面的撓曲變形值

其中，F(xiàn)為電極絲張緊力，E₀為電極絲的楊氏模量，I₀為電極絲的慣性矩，q為合力的均布載荷，H為工件厚度，L為上下噴嘴的距離；

S4.通過實(shí)驗(yàn)測量，得出電極絲的最大撓曲變形的準(zhǔn)確數(shù)值模型；

S5.根據(jù)步驟S3所述的最大撓曲變形的理論模型和步驟S4所述的最大撓曲變形的準(zhǔn)確數(shù)值模型，對不同形狀的電火花線切割加工進(jìn)行補(bǔ)償。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于步驟S1所述的電極絲的力學(xué)模型，具體所受力為電極絲張緊力、脈沖放電力和電磁力；定義F為電極絲張緊力，y為電極絲撓曲變形的大小，y_m為在H/2處取得撓曲變形的最大值，y_u為在工件上下表面的撓曲變形值，z為豎直方向的量，q為電極絲所受合力的均布載荷，H為工件厚度，L為上下噴嘴的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于步驟S2所述的電極絲的撓曲線方程，具體為，根據(jù)弦振動(dòng)方程，撓曲線方程定義為：

其中F為電極絲張緊力，E₀為電極絲的楊氏模量，I₀為電極絲的慣性矩，y為撓曲變形的距離，z為豎直方向的量，q為電極絲所受合力的均布載荷。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于步驟S4所述的電極絲的最大撓曲變形的準(zhǔn)確數(shù)值模型，具體為基于實(shí)際的電火花加工參數(shù)和測量求出的誤差，采用廣義回歸的方式求得電極絲所受合力的均布載荷：

其中，I為加工電流，T_on為脈沖時(shí)間，T_off為脈沖休止時(shí)間，WS為線速度；

將q代入y_m的方程中得到最大撓曲變形準(zhǔn)確數(shù)值模型為

式中，H為工件厚度，F(xiàn)為電極絲張緊力。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，還包括對機(jī)床螺紋間隙的補(bǔ)償；加工拐角時(shí)，由于有電極絲前進(jìn)和電極絲回退兩個(gè)過程，所以會(huì)產(chǎn)生兩段誤差；在電極絲前進(jìn)時(shí)，多前進(jìn)一個(gè)機(jī)床螺紋間隙，在電極絲回退時(shí)，多回退一個(gè)機(jī)床螺紋間隙。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于步驟S5所述的對不同形狀的電火花線切割加工進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括對于銳角、直角和鈍角的加工：進(jìn)行電火花線切割加工軌跡考慮時(shí)，加工進(jìn)入拐角前，電極絲多前進(jìn)一段設(shè)定距離，設(shè)定距離的值為在H/2處取得撓曲變形的最大值y_m，隨后再返回實(shí)際的原軌跡，按原軌跡進(jìn)行加工。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于步驟S5所述的對不同形狀的電火花線切割加工進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括對于圓的加工：進(jìn)行電火花切割加工軌跡的考慮時(shí)，加工需要減少半徑，補(bǔ)償圓環(huán)寬度，補(bǔ)償圓環(huán)寬度為R₁-R₀，其中R₁為實(shí)際加工的半徑，R₀為加工圓的半徑，求得補(bǔ)償圓環(huán)寬度：

其中y_m為在H/2處取得撓曲變形的最大值。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電火花線切割加工電極絲軌跡補(bǔ)償方法，其特征在于步驟S5所述的對不同形狀的電火花線切割加工進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括對于橢圓的加工：采用四心法擬合橢圓，具體包括：

令實(shí)際橢圓的方程為其中a為加工橢圓與x軸的交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，b為加工橢圓與y軸的交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離；

第一個(gè)圓的半徑為其中α為加工橢圓與x軸的交點(diǎn)和加工橢圓與y軸的交點(diǎn)的連線對水平方向的夾角；

求得O₁的坐標(biāo)為(-(a-r₁),0)，O₂與O₁關(guān)于y軸對稱；

第二個(gè)圓的半徑為

求得O₃的坐標(biāo)為(0,r₂-b)，O₃與O₄關(guān)于x軸對稱；

通過四個(gè)圓心O₁、O₂、O₃和O₄與對應(yīng)的半徑r₁和r₂求得橢圓的輪廓；在加工時(shí)，將O₁、O₂對應(yīng)的半徑r₁和O₃、O₄對應(yīng)的半徑r₂減少一個(gè)補(bǔ)償圓環(huán)寬度大小。