高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于放電加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速電弧放電利用工件和工具電極之間放電形成電弧等離子體，輔以高壓流體沖走熔融的工件材料，實(shí)現(xiàn)各種難切削金屬材料的高效去除。沖液在高速電弧放電加工中至關(guān)重要，工件材料被電弧等離子瞬間加熱后熔化，若不即使排除電極和工件之間，將導(dǎo)致短路，使得加工無法正常進(jìn)行。因此，在開孔工具電極上開設(shè)內(nèi)孔，并通過高壓流體，一方面為電弧放電提供放電介質(zhì)，另一方面可以及時(shí)沖走熔融工件材料，有效改善電弧加工短路問題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)高速電弧放電加工，使用壓力液體介質(zhì)通過工具電極上的內(nèi)沖夜孔、或電極外部的外沖液噴嘴實(shí)現(xiàn)，該沖液方式為開放式?jīng)_液，即在加工前設(shè)定好沖液壓力或流量，加工過程中設(shè)定值不變或通過人為手動(dòng)調(diào)整。如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210530743.0的專利文獻(xiàn)《高速電弧放電銑削加工用沖液系統(tǒng)》所公開的一種沖液系統(tǒng)，該沖液系統(tǒng)將多路噴嘴(包含8-16個(gè)獨(dú)立的環(huán)形均布噴嘴)安裝在電極上部，將每一個(gè)噴嘴通過一個(gè)比例閥連接，每一個(gè)噴嘴朝向指定的加工區(qū)域。該系統(tǒng)考慮到了沖液對(duì)電弧放電加工效率的影響，通過預(yù)設(shè)不同加工區(qū)域的流體介質(zhì)特征而提高加工效能。但是該系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)在于，每一個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)連接一個(gè)比例閥，導(dǎo)致比例調(diào)控系統(tǒng)龐大，調(diào)控參數(shù)的設(shè)定過程復(fù)雜，并且該系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，無法根據(jù)加工狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)流體介質(zhì)參數(shù)。
[0004]實(shí)際上，正如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210530743.0的專利文獻(xiàn)所披露，采用合適的沖液可以很大程度上提高高速電弧放電加工的效率及精度。在加工過程中，由于加工進(jìn)給方向不同，進(jìn)給深度不同，以及加工過程中電極損耗等因素存在，液體介質(zhì)壓力或流量有一定程度的波動(dòng)或損失；此外，當(dāng)進(jìn)給速率采用伺服控制時(shí)，沖液需根據(jù)進(jìn)給速率的改變而實(shí)時(shí)調(diào)整；比如當(dāng)進(jìn)給速率較大時(shí)，需要流速更快的液體介質(zhì)及時(shí)沖走放電產(chǎn)生的碎肩，否則極容易由于放電產(chǎn)生的蝕除顆粒不能及時(shí)排走而短路或臨界短路(可通過放電電壓和電流判斷)，以及燒蝕工件；而進(jìn)給速率較小時(shí)，可以適當(dāng)降低液體介質(zhì)的流速或壓力，避免流體對(duì)電弧的過度擾動(dòng)而降低加工效率，或因過強(qiáng)的沖液渦流而降低工件表面質(zhì)量。
[0005]為進(jìn)一步優(yōu)化高速電弧放電加工的效率，提高加工表面質(zhì)量，需根據(jù)加工狀態(tài)、液體介質(zhì)狀態(tài)自適應(yīng)改變沖液參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速電弧放電的閉環(huán)沖液系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問題，本發(fā)明公開一種高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
[0008]一種高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，包括儲(chǔ)液箱、沖液單元、電液控制閥、流體參數(shù)檢測(cè)傳感器、放電參數(shù)檢測(cè)傳感器、開孔電極和控制單元；
[0009]所述的儲(chǔ)液箱中的液體介質(zhì)依次經(jīng)所述的沖液單元、電液控制閥壓送至所述的開孔電極，并通過開孔電極的內(nèi)孔沖向工件，實(shí)現(xiàn)電弧放電介質(zhì)擊穿及加工過程，并最終回流至儲(chǔ)液箱；
[0010]所述的流體參數(shù)檢測(cè)傳感器安裝于液體介質(zhì)的傳輸通道，用以檢測(cè)液體介質(zhì)的壓力及流量，該流體參數(shù)檢測(cè)傳感器的輸入端與所述的開孔電極相連，輸出端與所述的控制單元的輸入端相連；
[0011]所述的放電參數(shù)檢測(cè)傳感器的輸入端分別與所述的開孔電極和工件相連，輸出端與所述的控制單元的輸入端相連，用以檢測(cè)放電電壓和放電電流；
[0012]所述的控制單元的輸出端與所述的電液控制閥相連，提供電液控制閥的調(diào)控信號(hào)，所述的控制單元與機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)通信功能，以讀取加工參數(shù)；。
[0013]放電加工過程中，液體介質(zhì)的流量或壓力由控制單元根據(jù)加工參數(shù)和輸入信號(hào)自適應(yīng)改變電液控制閥的調(diào)控參數(shù)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0014]進(jìn)一步地，所述的沖液單元包括濾裝置、泵、壓力或流量保護(hù)閥。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于，
[0016]I)具備傳感檢測(cè)功能，可實(shí)時(shí)檢測(cè)液體介質(zhì)的狀態(tài)、檢測(cè)放電狀態(tài)；
[0017]2)具備機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)通信功能，可讀取進(jìn)給速率等重要加工參數(shù)；
[0018]3)具備閉環(huán)控制特征，可根據(jù)控制器輸入信號(hào)自適應(yīng)調(diào)整沖液參數(shù)；
[0019]4)控制器可以采用人工智能算法等方法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)沖液調(diào)控。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中:1儲(chǔ)液箱，2沖液單元，3電液控制閥，4傳感檢測(cè)單元，5開孔電極，6工件，7控制單元，8機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)，包括儲(chǔ)液箱1、沖液單元2、電液控制閥3、流體參數(shù)檢測(cè)傳感器4、放電參數(shù)檢測(cè)傳感器5、開孔電極6和控制單元7。
[0024]所述的沖液單元2將儲(chǔ)液箱I中的液體介質(zhì)經(jīng)過電液控制閥3壓送至開孔電極5，并通過開孔電極6的內(nèi)孔沖向工件9，實(shí)現(xiàn)電弧放電介質(zhì)擊穿及加工過程，并最終回流至儲(chǔ)液箱I ;
[0025]流體參數(shù)檢測(cè)傳感器4安裝于液體介質(zhì)傳輸通道，檢測(cè)液體介質(zhì)的壓力及流量；放電參數(shù)檢測(cè)傳感器5通過導(dǎo)線分別連接開孔電極6和工件9，檢測(cè)放電電壓和放電電流；
[0026]所述的控制單元7信號(hào)輸入接口分別連接流體參數(shù)檢測(cè)傳感器4和放電參數(shù)檢測(cè)傳感器5，接收輸入信號(hào)；控制單元7信號(hào)輸出接口連接電液控制閥3，提供電液控制閥3的調(diào)控信號(hào)；此外，控制單元7還具有與機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)8通信功能，可讀取加工參數(shù)；
[0027]放電加工過程中，液體介質(zhì)的流量或壓力由控制單元7根據(jù)加工參數(shù)和輸入信號(hào)自適應(yīng)改變電液控制閥3的調(diào)控參數(shù)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0028]所述的沖液單元2包括濾裝置、泵、壓力或流量保護(hù)閥。
[0029]本發(fā)明原理闡述如下:
[0030]流體參數(shù)檢測(cè)傳感器4可以檢測(cè)沖液管道中液體介質(zhì)的特性，如流量，壓力(背壓)信息；放電參數(shù)檢測(cè)傳感器5檢測(cè)工件9和開孔電極6之間的電壓和電流信號(hào)，而控制單元7與機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)8通信，讀取數(shù)控程序中進(jìn)給速率等加工參數(shù)；加工開始后，控制單元7初始化，給調(diào)節(jié)電液控制閥3提供初始的沖液參數(shù)；在加工過程中，控制單元7根據(jù)放電狀態(tài)的優(yōu)劣、進(jìn)給速率的變化梯度、沖液管道液體介質(zhì)特性的波動(dòng)速率而實(shí)時(shí)改變電液控制閥3的調(diào)控值，所用的調(diào)節(jié)算法可采用人工智能等方法實(shí)現(xiàn)。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例說明在高速電弧放電層銑加工過程中，自適應(yīng)沖液系統(tǒng)的實(shí)施方法，控制單元7采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。首先說明層銑加工過程中，各狀態(tài)量的變化過程趨勢(shì):在進(jìn)給方向平行于刀軸進(jìn)給過程中，由于開孔電極6與工件9不斷靠近，此時(shí)沖液管道的背壓開始增大，放電電流逐漸升高并伴隨液體介質(zhì)擊穿放電、開路電壓降低；在工件電極進(jìn)給至工件內(nèi)后，由于排肩效率及進(jìn)給速率等各種因素，放電狀態(tài)改變，若蝕除顆粒不能及時(shí)排除則狀態(tài)變差，背壓增大，平均放電電壓降低；反之升高。特別地，若采用進(jìn)給速率伺服控制，則放電狀態(tài)隨進(jìn)給速率實(shí)時(shí)改變?？傮w來說，當(dāng)放電狀態(tài)變差時(shí)，平均放電電壓降低、電流升高、背壓增加，此時(shí)需要增加流量，提高壓力，增加沖液效能而改善排肩效果；反之，可降低沖液效能。
[0033]在此過程中，將進(jìn)給速率、放電電壓、放電電流、沖液壓力和沖液流量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù)，將電液控制閥3調(diào)控參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出參數(shù)，結(jié)合訓(xùn)練過程和加工經(jīng)驗(yàn)，完成自適應(yīng)閉環(huán)沖液過程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)，其特征在于，包括儲(chǔ)液箱(I)、沖液單元(2)、電液控制閥(3)、流體參數(shù)檢測(cè)傳感器(4)、放電參數(shù)檢測(cè)傳感器(5)、開孔電極(6)和控制單元(7)； 所述的儲(chǔ)液箱(I)中的液體介質(zhì)依次經(jīng)所述的沖液單元(2)、電液控制閥(3)壓送至所述的開孔電極出)，并通過開孔電極出)的內(nèi)孔沖向工件(9)，實(shí)現(xiàn)電弧放電介質(zhì)擊穿及加工過程，并最終回流至儲(chǔ)液箱(I); 所述的流體參數(shù)檢測(cè)傳感器(4)安裝于液體介質(zhì)的傳輸通道，用以檢測(cè)液體介質(zhì)的壓力及流量，該流體參數(shù)檢測(cè)傳感器(4)的輸入端與所述的開孔電極(6)相連，輸出端與所述的控制單元(X)的輸入端相連； 所述的放電參數(shù)檢測(cè)傳感器(5)的輸入端分別與所述的開孔電極(6)和工件(9)相連，輸出端與所述的控制單元(7)的輸入端相連，用以檢測(cè)放電電壓和放電電流； 所述的控制單元(7)的輸出端與所述的電液控制閥(3)相連，提供電液控制閥⑶的調(diào)控信號(hào)。 放電加工過程中，液體介質(zhì)的流量或壓力由控制單元(X)根據(jù)加工參數(shù)和輸入信號(hào)自適應(yīng)改變電液控制閥(3)的調(diào)控參數(shù)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制單元(7)與機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)(8)通信，以讀取加工參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)，其特征在于，所述的沖液單元(2)包括濾裝置、泵、壓力或流量保護(hù)閥。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速電弧放電加工自適應(yīng)沖液系統(tǒng)，包括儲(chǔ)液箱、沖液單元、電液控制閥、流體參數(shù)檢測(cè)傳感器、放電參數(shù)檢測(cè)傳感器、開孔電極和控制單元；所述的儲(chǔ)液箱中的液體介質(zhì)依次經(jīng)所述的沖液單元、電液控制閥壓送至所述的開孔電極，并通過開孔電極的內(nèi)孔沖向工件，實(shí)現(xiàn)電弧放電介質(zhì)擊穿及加工過程，并最終回流至儲(chǔ)液箱。本發(fā)明具備傳感檢測(cè)功能，可實(shí)時(shí)檢測(cè)液體介質(zhì)的狀態(tài)、開孔電極和工件之間的放電狀態(tài)，并可與機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)通信，讀取進(jìn)給速率等加工參數(shù)，用于高速電弧放電自適應(yīng)閉環(huán)沖液控制，可優(yōu)化加工效率及加工表面質(zhì)量。
【IPC分類】B23H1-10
【公開號(hào)】CN104759716
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510165561
【發(fā)明人】陳吉朋, 顧琳, 趙萬生
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日