【摘要】：電火花加工技術(shù)的巨大發(fā)展與其在特種加工領(lǐng)域不可替代的作用相得益彰。但隨著制造業(yè)綠色化發(fā)展趨勢的不斷延伸,傳統(tǒng)煤油介質(zhì)電火花加工所引發(fā)的一系列環(huán)境問題,如有害氣體的產(chǎn)生、廢棄工作液的處理等,越來越受到人們的關(guān)切。氣中電火花加工技術(shù)的出現(xiàn)開拓了電火花領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的新局面。然而,放電穩(wěn)定性差,加工效率低的問題一直制約著氣中電火花加工的實際應用。伺服控制是影響電火花加工性能的核心因素。為此本文在前人研究的基礎(chǔ)上,針對氣中電火花加工伺服控制進行研究,旨在進一步改善氣中電火花放電穩(wěn)定性,提高加工效率,推動其實用化和深層次的研究進程。了解間隙特性是進行電火花加工伺服控制研究的重要依據(jù)。為此,首先針對氣中電火花的放電加工間隙和脈沖序列進行了實驗研究,分析了氣體介質(zhì)的放電加工間隙和相對放電率;同時與煤油介質(zhì)的相關(guān)性能進行對比,得出氣中電火花加工對間隙變化更加敏感,并分析出傳統(tǒng)煤油介質(zhì)電火花加工伺服控制與氣中電火花加工不匹配的原因;通過以上研究,提出了兩種伺服控制策略,即基于間隙平均電壓和短路率雙伺服判據(jù)的伺服控制策略(簡稱“改進策略”)和基于PID算法的伺服控制策略;其次,依據(jù)提出的控制策略,完成基于GTS運動控制卡的氣中電火花伺服控制系統(tǒng)的總體設(shè)計,即完成晶體管脈沖電源、間隙平均電壓檢測電路、短路狀態(tài)檢測及概率統(tǒng)計模塊的硬件搭建和軟件設(shè)計;在此基礎(chǔ)上,完成氣中電火花改進策略和基于PID算法控制策略的設(shè)計,同時建立了基于PID算法的氣中電火花間隙控制模型,并利用Simulink完成了系統(tǒng)仿真,對比分析了P、PI、PD和PID的控制性能,為選擇合適的PID參數(shù)提供了參考;最后,針對所搭建的整體系統(tǒng)進行了調(diào)試實驗,分別確定了兩種伺服控制策略中適合氣中電火花加工的伺服參數(shù);通過不同控制策略加工實驗的對比,既驗證了改進策略和基于PID算法控制策略的可行性,同時得出在氣中電火花放電穩(wěn)定性和加工效率的改善方面,改進策略、PD控制和PID控制更為有效;在上述研究的基礎(chǔ)上,為了進一步論證電火花加工伺服控制與介質(zhì)特性匹配的重要性,研究分析了不同氣體介質(zhì)的伺服控制特性,提出了對應氣體介質(zhì)伺服控制的優(yōu)化方案,并通過實驗驗證了優(yōu)化方案的有效性。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文現(xiàn)高精度加工；在進行氣中高速三維銑削的實驗中，他們發(fā)現(xiàn)，通過選擇合適的能量參數(shù)，氣中電火花可實現(xiàn)正常模式向“準爆炸”模式或“爆炸”模式的過渡，圖 1-2 是氣中電火花加工模式過渡示意圖。他們認為，相比于不可控的“爆炸模式”，“準爆炸模式”的放電弧柱是局部的，不僅可控，而且可以實現(xiàn)幾乎 10 倍的正常模式下的加工速度。圖 1-3 是氧氣介質(zhì)中“準爆炸”模式下的實際加工場景。實驗證明，氣中電火花“準爆炸”加工模式不僅能實現(xiàn)可與煤油介質(zhì)相比的加工速度，還保持了電極損耗小的優(yōu)勢。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文現(xiàn)高精度加工；在進行氣中高速三維銑削的實驗中，他們發(fā)現(xiàn)，通過選擇合適的能量參數(shù)，，氣中電火花可實現(xiàn)正常模式向“準爆炸”模式或“爆炸”模式的過渡，圖 1-2 是氣中電火花加工模式過渡示意圖。他們認為，相比于不可控的“爆炸模式”，“準爆炸模式”的放電弧柱是局部的，不僅可控，而且可以實現(xiàn)幾乎 10 倍的正常模式下的加工速度。圖 1-3 是氧氣介質(zhì)中“準爆炸”模式下的實際加工場景。實驗證明，氣中電火花“準爆炸”加工模式不僅能實現(xiàn)可與煤油介質(zhì)相比的加工速度，還保持了電極損耗小的優(yōu)勢。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG661

【參考文獻】

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本文編號：2692511