一种适用于数控电火花线切割粗中精复合加工方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，该复合加工方法依据脉冲电源输出的脉冲电压、电流参数设定了粗加工规准、中加工规准和精加工规准；然后通过伺服控制系统检测到当前单边放电间隙δ↓［间隙］与粗加工间隙δ↓［１］、中加工间隙δ↓［２］、精加工间隙δ↓［３］进行间隙差值对比，获得粗加工、中加工和精加工状态。在整个加工过程中，脉冲电源的输出参数始终在粗、中、精加工规准之间自动循环变换，以实现粗加工、中加工、精加工一次成形的复合加工的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对工件的加工方法，更特别地说，是指一种适用于数控电火花线 切割的粗中精复合加工方法，属于IPC分类中的B23H大类。技术背景电火花线切割加工(Wire cut Electrical Dischatge Machining,简称 WEDM)，有时也称线切割，其基本工作原理是利用连续移动的金属线(称为电极丝) 作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。与传统的切削加工方法不同，电火花线切割加工是利用工具电极和工件两极之间 脉冲放电(脉冲电源提供电压、电流)时产生的电腐蚀现象对工件进行尺寸加工的加 工方法。实用的电火花线切割加工一般应具有下列要求(1) 必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定间隙，通常约为几微 米至几百微米，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，因而不能产生火花放电。 如果间隙过小，很容易形成短路接触，也不能产生火花放电。因此电火花线切割加工 中必须有间隙自动调节装置，或称伺服控制系统。(2) 火花放电应是短时间的脉冲放电，放电持续时间为10_7~10-3秒，且每 次放电后需停歇一段时间，以保证消电离，避免持续电弧放电烧伤工件。(3) 火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液等。 液体介质又称工作液，它们必须具有(A)较高的绝缘性能，以利于产生脉冲性的火 花放电；(B)液体介质还有排除间隙内电蚀产物，保证在时间和空间上分散的重复 性脉冲放电正常进行；(C)冷却电极的作用。因此， 一般电火花线切割加工设备都具有实现这些要求的装置，它们包括脉冲 电源，工作液循环系统，工具电极与工件的相对伺服进给控制系统以及机床主体等。其中，机床主体由床身、丝架、走丝机构和x-:r数控工作台等四个部分组成。脉冲电源能产生高频矩形脉冲，其正极加至工件，负极加至电极丝(钼丝)；脉冲信号 的幅值和脉冲宽度等可以调节，以适应不同工况的需要。伺服进给系统是以专门的 计算机为核心的控制系统。加工中控制系统按照输入的程序指令控制机床主体加工， 期间需进行大量的插补运算，判别。变频进给系统则将加工中检测到的放电间隙中的平均电压反馈给控制系统，控制系统根据此反馈信号调节加工y数控工作 台)进给速度。目前无论是快走丝还是慢走丝线切割加工和脉冲电源的共同缺点是(1)分多次粗、中、精多次切割加工时，操作人员需多次编写切割的轨迹程序，计算其单边切割留量，辅助处理料芯，比较繁琐；(2)多次切割时，无论是快走丝还是慢走丝， 电极丝都是单侧面火花放电，会产生抖动，影响中加工、精加工的加工速度、以及表 面质量和加工精度。参见图l所示为现有电火花线切割加工多次切割时单边放电间隙示意图，图中， 《、《、《分别是粗加工、中加工、精加工时的侧面单边放电间隙(电极丝2与加 工轨迹3之间的间隙)，电极丝2不可避免地在工件1上产生了抖动，降低切割速度、 加工精度和表面质量。
技术实现思路
为了解决上述缺陷，本专利技术的目的是提出一种适用于数控电火花线切割的粗中精 复合加工方法，该粗中精复合加工方法中通过两个进给脉冲之间对脉冲电源的输出参 数进行不同加工规准的顺次自动转换形成粗、中、精加工规准，然后通过放电间隙状 态的在线检测来控制放电间隙的大小，从而进行三个不同加工规准的循环转换一次成 形复合加工；然后根据放电状态脉冲利用率中的相对火花率^、相对空载率^、相 对短路率^与本专利技术按照三个加工规准进行加工工件时的单边放电间隙的关系获得 单边放电间隙的大小。本专利技术是一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，该方法是依据脉冲电源输出的脉冲电压、电流参数设定了粗加工规准、中加工规准和精加工规准；然 后通过伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙4，与粗加工间隙《、中加工间隙《2、精加工间隙《进行间隙差值对比，获得粗加工、中加工和精加工状态。所述的粗中精复合加工的切换条件为4鹏 <《当伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙3间隙小于粗加工间隙A 时，通过控制脉冲电源的输出参数执行粗加工规准，此时加工状态处于曲线①上的第 一点P10至第二点P11之间；《 <《司隙 <《当伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙《鹏大于粗加工间 隙《，且小于中加工间隙《时，通过控制脉冲电源的输出参数执行中加工规准，此时 加工状态处于曲线②上的第三点P20至第四点P21之间；《< ^舊< 4 :当伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙4,大于中加工间 隙《，且小于精加工间隙《时，通过控制脉冲电源的输出参数执行精加工规准，此 时的加工状态处于曲线O上的第五点P30至第六点P31之间；4司隙>《当伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙^隙大于精加工间隙《时，脉冲电源发出进给脉冲信号，并保持精加工规准，此时加工状态沿曲线③上的第 六点P31向第五点P30的方向转移；所述进给脉冲信号的进给脉冲当量《等于精加 工间隙A减粗加工间隙《。本专利技术数控电火花线切割的粗中精复合加工方法的优点在于(1) 根据脉冲电源输出参数在相邻两个进给脉冲的不同，设计了三个不同加工规 准，粗加工规准、中加工规准、精加工规准；(2) 伺服进给控制系统依据三个不同的加工规准釆用三种不同的加工状态对脉冲 电源进行控制，从而实现了工件的粗加工、中加工和精加工；(3) 本专利技术伺服进给控制系统与脉冲电源的组合模式控制，可以单独与现有数控电 火花线切割机床配套使用，也可嵌入至现有数控电火花线切割机床的伺服控制 系统中。其操作方便，控制精度高；(4) 本专利技术采用工件在单脉冲进给中实现粗、中、精复合加工一次切割成形，提高 了加工速度，降低了制造成本；(5) 本专利技术根据电极丝放电状态利用率与线切割加工单边放电间隙的关系特性相 结合，精确地测量出单边放电间隙的大小，从而在线实时控制放电间隙。附图说明图1是
技术介绍
中线切割加工多次切割时单边放电间隙示意图。图2是本专利技术粗、中、精线切割加工空载、火花和短路时电压、电流放电波形 曲线。图3是本专利技术粗、中、精线切割加工放电间隙蚀除特性曲线。图中①表示低 电压、大电流的粗加工规准蚀除特性曲线；②表示中电压、中电流的中加工规准蚀 除特性曲线；③表示高电压、小电流的精加工规准蚀除特性曲线。图4是加工过程状态转移示意图。图5是某一加工规准时放电状态利用率和间隙大小的特性曲线。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，该方法在一次进 给过程中完成粗、中、精三种不同加工规准，利用在线实时检测加工间隙变化来控制 加工规准转换，达到精加工要求后电极丝进给一步，再次完成下一次的粗、中、精加 工规准，以此往复循环。本专利技术粗中精复合加工方法的加工步骤为依据脉冲电源输出的脉冲电压、电流 参数设定了粗加工规准、中加工规准和精加工规准；然后通过伺服进给控制系统检测 到当前单边放电间隙^M与粗加工间隙《、中加工间隙《、精加工间隙《进行间隙差值对比，获得粗加工、中加工和精加工状态。在本专利技术中，脉冲电源输出参数为低电压^ (40~80V)、大脉宽、大电流/,时 定义为粗加工规准'，脉冲电源输出参数为中电压^ (SO 100V)、中脉宽、中电流/2 时定义为中加工规准；脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，数控电火花线切割至少包括有提供加工间隙电压的脉冲电源，以及对火花放电进行自动调节的伺服进给控制系统，其特征在于：粗中精复合加工的切换（Ａ）依据脉冲电源输出的脉冲电压、电流参数设定了粗加工规准、中加工规准和精加工规准；（Ｂ）根据放电状态脉冲利用率得到当前单边放电间隙δ↓［间隙］；（Ｃ）将所述当前单边放电间隙δ↓［间隙］与粗加工间隙δ↓［１］、中加工间隙δ↓［２］、精加工间隙δ↓［３］进行间隙差值对比来控制提供给加工间隙的加工规准。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白基成，郭永丰，杨晓冬，黄河，李朝将，刘华，李诗，李冬庆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，江苏冬庆数控机床有限公司，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]