微细电火花伺服扫描加工参数优选方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微细电火花伺服扫描加工参数优选方法及系统，其中，该方法包括：获取放电能量，根据最大放电间隙、最小放电间隙、工具电极进退系统响应延迟时间、工具电极轴向损耗速度的参数值获取伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值；以工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化为优化目标，根据开路状态工具电极回退速度和上述参数获取出伺服扫描速度的理论下限值；或者以三维伺服扫描加工精度和效率综合优精化为优化目标，获取上述理论下限值。该方法可避免微细电火花伺服扫描加工中极间短路或电极碰撞的不利情况，有利于减少微细工具电极端部损耗，提高正常放电率、加工效率和加工精度。

Optimum Selection Method and System of Micro-EDM Servo Scanning Machining Parameters

The invention discloses a method and system for optimizing the parameters of micro-EDM servo-scanning processing. The method includes acquiring discharge energy, acquiring the open-circuit state tool electrode back speed and short circuit of servo-controlled discharge gap according to the parameters of maximum discharge gap, minimum discharge gap, response delay time of tool electrode forward and backward system and tool electrode axial loss speed. The theoretical upper limit of the forward and backward speed of the state tool electrodes is obtained according to the back speed of the open-circuit state tool electrodes and the above parameters, with the objective of minimizing the lateral loss of the end of the tool electrodes and optimizing the processing accuracy, or the above theoretical lower limit is obtained by optimizing the processing accuracy and efficiency of the three-dimensional servo scanning. This method can avoid the disadvantage of short circuit or collision between electrodes in micro EDM servo scanning, reduce the end loss of micro tool electrodes, and improve the normal discharge rate, processing efficiency and processing accuracy.

【技术实现步骤摘要】
微细电火花伺服扫描加工参数优选方法及系统
本专利技术涉及微细特种加工
，特别涉及一种微细电火花伺服扫描加工参数优选方法及系统。
技术介绍
三维微细电火花扫描(或铣削)加工工艺可实现微槽、微三维型腔加工。其采用简单棒状工具电极分层扫描、非接触式放电加工方式，可利用计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)/计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)先进技术进行复杂轨迹、自由曲面扫描加工，而且具有不受金属合金工件材料强度、硬度和刚度限制的优势。但微细电火花扫描加工具有工具电极轴向损耗严重问题，由于微细工具电极横截面积相对于工件材料被扫描去除面积较小，若要保证微细电火花扫描加工过程能够持续进行，则需要实时在线补偿工具电极的损耗。由于频繁放电过程中每次放电都会产生电极损耗，考虑到放电过程的复杂性和随机性，间歇式或经验模型式方法难以保证补偿实时性和损耗瞬变的适应性，特别是对于微细电火花加工放电间隙非常微小(～5μm量级)，瞬间微米级电极损耗若不能及时补偿即可造成放电间隙变为不理想，这将明显降低有效放电率。在相关技术中，微小放电间隙伺服控制效果直接影响放电率和电极损耗补偿的实时性，与工具电极相对于工件一维进给的穿孔成形加工间隙伺服控制相比，三维扫描加工是在工具电极相对于工件三维扫描运动中伺服控制加工间隙，虽然有利于加工液更新和排屑，但增加了扫描运动的影响因素，使得加工间隙伺服控制过程更为复杂。在相关技术中发现放电间隙伺服控制、扫描速度等多参数对加工过程的作用效果存在关联耦合关系。对于多参数选择依靠大量的试错实验和经验来确定，缺乏定量的评价标准和高效准确的选择方法，造成加工中常出现电极频繁短路回退、欠加工、工具电极与工件发生碰撞的破坏加工稳定性和加工精度现象，甚至工具电极被撞弯撞断。与穿孔成形加工中电极轴向一维进给的微细电极轴向刚度较大不同，微细电极与工件接触瞬间的扫描运动会在细长电极的底端产生扭矩，使得细长的微细工具电极更易弯曲或折断。因此，不理想参数将造成加工过程稳定性差，甚至加工失败的严重问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，该方法可避免微细电火花伺服扫描加工中极间短路或电极碰撞的不利情况，有利于减少微细工具电极端部损耗，提高正常放电率、加工效率和加工精度。本专利技术的另一个目的在于提出一种微细电火花伺服扫描加工参数优选系统。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，该方法包括以下步骤：获取放电能量，并根据最大放电间隙、最小放电间隙、工具电极进退系统响应延迟时间、工具电极轴向损耗速度的参数值获取伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值；将工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化作为优化目标，根据所述开路状态工具电极回退速度、伺服扫描过程系数、所述最大放电间隙、所述工具电极进退系统响应延迟时间获取出伺服扫描速度的理论下限值；或者将三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为所述优化目标，根据所述最大放电间隙和所述伺服扫描过程系数获取伺服扫描速度的理论下限值。本专利技术实施例的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，通过计算可以得到三维微细电火花伺服扫描加工工艺中开路状态工具电极回退速度vf、短路状态工具电极进给速度vb、伺服扫描速度vs的参数优选范围，能够提高参数优选效率，有利于优化三维微细电火花伺服扫描加工工艺过程。另外，根据本专利技术上述实施例的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，应用优选值为所述理论上限值的0.80-0.99倍，所述应用优选值取为所述理论下限值的1.01-1.20倍。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值为：其中，vf为开路状态工具电极回退速度，vb为短路状态工具电极进给速度，Δmax为最大放电间隙，Δmin为最小放电间隙，tw为工具电极进退系统的响应延迟时间，ve为工具电极在轴向的损耗速度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述以所述工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化为目标，所述伺服扫描速度的理论下限值为：其中，vs为伺服扫描速度，ks为伺服扫描过程系数；伺服扫描过程系数ks为：ks＝vs·hT其中，hT为单层加工深度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述以三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为目标时，所述伺服扫描速度的理论下限值为：为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种微细电火花伺服扫描加工参数优选系统，包括：第一计算模块，用于获取放电能量，并根据最大放电间隙、最小放电间隙、工具电极进退系统响应延迟时间、工具电极轴向损耗速度的参数值获取伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值；第二计算模块，用于将工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化作为优化目标，根据所述开路状态工具电极回退速度、伺服扫描过程系数、所述最大放电间隙、所述工具电极进退系统响应延迟时间获取出伺服扫描速度的理论下限值；第三计算模块，用于将三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为所述优化目标，根据所述最大放电间隙和所述伺服扫描过程系数获取伺服扫描速度的理论下限值。本专利技术实施例的微细电火花伺服扫描加工参数优选系统，通过计算可以得到三维微细电火花伺服扫描加工工艺中开路状态工具电极回退速度vf、短路状态工具电极进给速度vb、伺服扫描速度vs的参数优选范围，能够提高参数优选效率，有利于优化三维微细电火花伺服扫描加工工艺过程。另外，根据本专利技术上述实施例的微细电火花伺服扫描加工参数优选系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，应用优选值为所述理论上限值的0.80-0.99倍，所述应用优选值取为所述理论下限值的1.01-1.20倍。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值为：其中，vf为开路状态工具电极回退速度，vb为短路状态工具电极进给速度，Δmax为最大放电间隙，Δmin为最小放电间隙，tw为工具电极进退系统的响应延迟时间，ve为工具电极在轴向的损耗速度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述以所述工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化为目标，所述伺服扫描速度的理论下限值为：其中，,vs为伺服扫描速度，ks为伺服扫描过程系数；伺服扫描过程系数ks为：ks＝vs·hT其中，hT为单层加工深度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述以三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为目标时，所述伺服扫描速度的理论下限值为：本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的加工间隙的门本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，其特征在于，包括以下步骤：获取放电能量，并根据最大放电间隙、最小放电间隙、工具电极进退系统响应延迟时间、工具电极轴向损耗速度的参数值获取伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值；将工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化作为优化目标，根据所述开路状态工具电极回退速度、伺服扫描过程系数、所述最大放电间隙、所述工具电极进退系统响应延迟时间获取出伺服扫描速度的理论下限值；或者将三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为所述优化目标，根据所述最大放电间隙和所述伺服扫描过程系数获取伺服扫描速度的理论下限值。

【技术特征摘要】
1.一种微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，其特征在于，包括以下步骤：获取放电能量，并根据最大放电间隙、最小放电间隙、工具电极进退系统响应延迟时间、工具电极轴向损耗速度的参数值获取伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值；将工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化作为优化目标，根据所述开路状态工具电极回退速度、伺服扫描过程系数、所述最大放电间隙、所述工具电极进退系统响应延迟时间获取出伺服扫描速度的理论下限值；或者将三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为所述优化目标，根据所述最大放电间隙和所述伺服扫描过程系数获取伺服扫描速度的理论下限值。2.根据权利要求1所述的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，其特征在于，应用优选值为所述理论上限值的0.80-0.99倍，所述应用优选值取为所述理论下限值的1.01-1.20倍。3.根据权利要求1所述的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，其特征在于，所述伺服控制放电间隙的开路状态工具电极回退速度和短路状态工具电极进退速度的理论上限值为：其中，vf为开路状态工具电极回退速度，vb为短路状态工具电极进给速度，Δmax为最大放电间隙，Δmin为最小放电间隙，tw为工具电极进退系统的响应延迟时间，ve为工具电极在轴向的损耗速度。4.根据权利要求3所述的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，其特征在于，所述以所述工具电极端部侧向损耗最小及加工精度优化为目标，所述伺服扫描速度的理论下限值为：其中，vs为伺服扫描速度，ks为伺服扫描过程系数；伺服扫描过程系数ks为：ks＝vs·hT其中，hT为单层加工深度。5.根据权利要求4所述的微细电火花伺服扫描加工参数优选方法，其特征在于，所述以三维伺服扫描加工精度和效率综合优化作为目标时，所述伺服扫描速度的理论下限值为：6.一种微细电火花伺服...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟浩，刘雪玲，普玉彬，李勇，梁威，李俊杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11