【《电火花加工过程的波形分析》2000字】

电火花加工过程的波形分析机床加工行业在评价实时加工质量时经常使用的一个评价指标就是电火花极间放电状态，该指标能够很好地反应加工状态的好坏。放电状态指电火花加工时放电间隙内每一脉冲放电时的基本状态。一般分为五种放电状态和脉冲类型：①开路（空载脉冲）。放电间隙没有击穿，间隙上有大于50V的电压，但间隙内没有电流流过，为空载状态。②火花放电（工作脉冲，或称有效脉冲）。间隙内绝缘性能良好，工作液介质击穿后能有效地抛出、蚀除金属。波形特点是：电压上有击穿延时，放电电压和电流波形上有高频振荡的小锯齿波形。图2-1开路状态波形图2-2火花放电波形③短路（短路脉冲）。放电间隙直接短路相接，这是由于伺服进给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有蚀除加工作用。虽然短路本身既不产生材料蚀除，也不损伤电极，但在短路处造成了一个热点，而在短路多次后，机床自动调节系统使工具电极回退消除短路时，易引发拉弧。④电弧放电（稳定电弧放电）。由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，局部热量积累，温度升高，恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某个局部，因此称为稳定电弧。这种电弧放电常使电极表面结炭、烧伤。波形特点是击穿延时和高频振荡的小锯齿波基本消失。图2-3短路状态波形图2-4电弧放电状态波形⑤过渡电弧放电（不稳定电弧放电，或称不稳定火花放电）。过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流波形上的高频分量变低成为稀疏的锯齿形。以上各种放电状态在实际加工中是交错、概率性地出现的(与加工规准和进给量等有关)。不安全的加工情况主要表现为拉弧和短路。短路、拉弧和空载等非正常火花放电，经常会大大加剧电极损耗或者使加工速度降到零，而且常常会烧伤工件和电极，严重时使其报废。所以在加工时要尽量避免拉弧、短路等不正常的加工状态，提升加工质量。图2-5含有过渡电弧的混合放电状态对电火花加工过程进行辨识最重要的一步就是选出恰当的加工信号作为系统模型的输出和输入。由于在实际加工中，任一加工参数的改变都会影响加工的效果，为了准确地辨识出系统的加工模型，避免其他参数的干扰，本课题设置了如下实验，验证改变加工电流的大小对加工状态的影响，参数设置如下：序号表2-1实验参数设定表序号参数参数12IP（加工电流）4.5A14.0AOFF（脉间）25ON（脉宽）30MA（脉宽倍数）02SV(伺服电压)05UP(抬刀周期)03DN(落刀周期)03注：表中参数除IP值以外，皆为加工代码如图2-6所示，当使用小加工电流参数加工时，由于单次放电的能量比较小，所以电极与工件之间的形成的放电能量通道也比较细，放电通路中的电子和正离子对加工工件和电极丝的撞击作用不强烈，工件表面形成的放电坑道也比较小。每次放电时产生的碎屑比较细微，加工液的电离效果不强，但是对碎屑的消除能力比较差。对加工件的侧壁伤害小，而且加工效果比较精细，不会在加工件表面留下较大的灼烧痕迹。图2-6较小电流加工参数条件下的放电通道和极间加工状态图2-7较大电流加工参数条件下的放电通道和极间加工状态如图2-7所示，在使用较大电流参数加工时，由于单次放电能量较大，两极间由正离子和电子形成的放电通道半径大，对工件表面的灼烧和撞击效果会更明显，在工件表面形成的放电腐蚀坑也会比较大，对加工液的电离效果更强，会产生更多的气泡，但是对加工碎屑电离的更充分。随着加工的深入对工件侧壁的伤害比较大，加工效果比较粗糙，在工件表面会留下较大的灼烧痕迹。在加工过程中，放电波形能直观的反映放电状态和加工过程的稳定性。在设置不同的电流值后，本课题使用录波器采集电火花放电加工过程的完整波形图，然后将具体的波形通过XviewerLITE生成CSV表格文件导入Matlab中，在Matlab中生成如图2-8所示波形，可以根据此波形判断加工过程中极间状态的变化。较小电流参数较大电流参数图2-8不同电流参数下的放电波形图图2-8(a)为在使用较小的加工电流加工时的电压和电流波形图。从图中的波形可以分析出，在加工前期电极还未深入到工件内部，产生的加工碎屑较少，加工进行的缓慢且平稳。随着加工的深入，我们看到极间的状态会较长时间的处于开路和短路状态，这是由于加工电流比较小，极间的电弧通路半径也会比较小，极间的碎屑不被充分的消解，还会存在排屑困难等情况，从而导致了加工状态的极度不稳定。图2-8(b)为使用较大的加工电流加工时的电压和电流波形图。从图中的波形可以分析出加工前期在较大电流的作用下加工进行的较快，在频繁的爆炸力作用下，极间产生的碎屑能被消解，及时的抛离极间，可以保持比较良好的加工状态。但是由于加工电流较大，产生的爆炸力比较大，蚀除效果比较明显，导致会对加工孔的侧壁造成伤害，尤其是在加工的初始阶段会对加工件的表面造成大面积的灼烧，导致加工结果不理想。所以本课题