隨著人民對美好生活的追求與傳統(tǒng)機械加工水平之間的矛盾日益加深,制造業(yè)開始向著精密化的方向傾斜。在航天飛機、醫(yī)療器械中小孔結構非常常見,使用傳統(tǒng)機械加工很困難,由于電火花加工具有無宏觀的機械切削力和加工精度高等特點而被廣泛應用在小孔加工中。在其加工中放電狀態(tài)和伺服裝置是保障電火花能夠完成高質量高效率加工的關鍵。所以本文針對電火花加工過程中的隨機性強的特點,改善了放電狀態(tài)檢測裝置和伺服控制策略的方案,對保障加工質量和加工效率具有重要的意義。本文首先簡述了國內外有關放電狀態(tài)檢測和伺服控制策略的研究現(xiàn)狀,分析了不同放電狀態(tài)檢測和伺服控制的優(yōu)點和缺點,針對電火花加工中放電隨機性強、控制系統(tǒng)難以用數(shù)學手段建模和整個加工系統(tǒng)參數(shù)隨著加工時間的推移而變化的特點,提出了基于神經網絡的放電狀態(tài)檢測裝置和基于模糊PID來自動調整系統(tǒng)參數(shù)的伺服控制策略。為了分析不同放電狀態(tài)下的電壓和電流信號的特點,首先基于實驗采集了五種典型放電狀態(tài)下的電壓和電流波形,人為的標記五種不同的放電狀態(tài),并尋找其規(guī)律。然后提出了下位機采集間隙放電信號和上位機識別放電狀態(tài)的總體方案。設計了基于ARM的可高速采集放電間隙的電信號的下位機... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電火花加工原理

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-下五種放電狀態(tài)，包括開路、偏開路、火花放電、偏短路、短路五種狀態(tài)[7]。目前有傳統(tǒng)檢測法和智能檢測法兩種狀態(tài)檢測方法。傳統(tǒng)檢測方法通常依靠硬件電路實現(xiàn)，其中包括平均間隙電壓檢測法、峰值檢測法、電流檢測法、門檻電壓檢測法、多傳感器融合法、高頻與音頻信號檢測法、擊穿延時法等[8][9]。（1）門檻電壓檢測法由于不同的放電狀態(tài)下電壓信號是十分明顯的，而門檻電壓檢測法就是依據(jù)不同放電狀態(tài)下，其電壓波形的差異從而進行放電狀態(tài)的識別[10]。如圖1-2所示為門檻電壓檢測法的原理，首先采集的放電間隙的電壓，然后經過電阻組成的高阻分壓器后，最后根據(jù)邏輯電路達到判斷放電狀態(tài)的目的。很顯然，通過設定兩個閾值Vref1、Vref2，就可以將放電間隙的間隙狀態(tài)分成短路、火花、開路三種狀態(tài)，具體判定過程如下：①當極間電壓V大于Vref1，判定為開路狀態(tài)；②當極間電壓V大于Vref2，小于Vref1，判定為火花狀態(tài)；③當極間電壓V小于Vref2，判定為短路狀態(tài)；此種放電狀態(tài)的優(yōu)點是其原理和硬件電路簡單，使用起來方便；缺點是門檻電壓Vref1和Vref2的設定卻比較復雜，需根據(jù)實際加工中的放電數(shù)據(jù)才能選擇效果較好Vref1和Vref2，并且不能區(qū)分過渡電弧和穩(wěn)定電唬如果想要進行區(qū)分，則需要測量更多的放電過程中的參數(shù)，這些參數(shù)都需要大量的實驗才能夠獲得，不經增加了電路的成本，而且在實際使用時也增加了測量的難度。圖1-2門檻電壓檢測法（2）浮動閾值檢測法在點火花加工時，隨著工件電極深入到工件內部，會導致排屑困難，而鐵屑會改變擊穿電壓等電參數(shù)，所以事先設定的閾值已經不能準確描述此時的放電狀態(tài)，閾值需要動態(tài)的調整和設定。其原理如圖1-3所示，該檢測裝置主要

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-由采集部分、濾波電路和波形判斷等部分構成。使用霍爾傳感器采集的加工時的電流，由此電流而生成變化的浮動閾值電壓Ude、Ues，再與放電間隙的電壓Vfz做對比，將對比的結果送至判斷模塊得出極間放電狀態(tài)。浮動閾值檢測法具有是閾值可以任意調節(jié)、不易受外界影響和閾值調節(jié)精準優(yōu)點，在電火花加工中放電狀態(tài)的判斷[11]有著優(yōu)秀的表現(xiàn)。該原理首先由李明輝[12]等人提出，隨后由山東大學的霍孟友等人[13]提出創(chuàng)新的浮動閾值檢測法。圖1-3浮動閾值檢測法框圖（3）多傳感器融合技術檢測法多傳感器融合法的識別機制是根據(jù)用戶自己創(chuàng)建的規(guī)則依靠多個傳感器采集的數(shù)據(jù)進行組合，梳理其不同信息之間的冗余或互補的關系，從而得到被觀測對象的特征描述。如圖1-4所示，把多傳感器融合法應用在放電狀態(tài)識別上，具體做法是通過兩個傳感器分別采集放電間隙的峰值電壓和電流信號，然后對多傳感器采集的數(shù)據(jù)進行整合，最終按照給定的規(guī)則進行放電狀態(tài)的判斷[14]。多傳感器融合法的優(yōu)點是可以降低有畸形信號帶來的錯誤判斷，還能夠是整個系統(tǒng)在低采樣頻率下工作，所以進一步降低對傳感器的工作頻率要求。其缺點是由于噪聲的影響而導致不能根據(jù)單一的電壓信號或電流信號判斷放電狀態(tài)。圖1-4多傳感器融合技術檢測系統(tǒng)圖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2927114