電解加工間隙智能監(jiān)控方法研究.pdf

1、電解加工中，零件的尺寸精度取決于工藝參數(shù)的設(shè)定、維持和控制。加工間隙是核心工藝參數(shù)，它受電場、電化學(xué)和流場等因素的影響，是加工過程中各物理、化學(xué)因素的綜合反映，加工間隙的變化直接影響著加工精度、加工效率、表面質(zhì)量，也是設(shè)計工具陰極，選擇加工參數(shù)的主要依據(jù)。在電解加工過程中，加工間隙的不穩(wěn)定性造成的復(fù)制誤差、重復(fù)誤差及過程的不可控性，目前還未找到很好的解決方法。如何有效在線檢測并控制加工間隙，是電解加工專家、學(xué)者們始終希望解決的一個關(guān)鍵難

2、題。 本文在國家自然科學(xué)基金、全國高等學(xué)校博士點基金和航空科學(xué)基金共同資助下，從理論和試驗兩方面對加工電流及電解液作用在陰極上的力信號與加工間隙之間的關(guān)系進行了廣泛而深入的探索。以試驗數(shù)據(jù)建立這二者與間隙之間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)，提出了新的加工間隙智能控制方法。 首先從理論上分析用加工電流和電解液作用在陰極上的力信號來表示間隙的依據(jù)和可行性。創(chuàng)建了新的基于電容的電解加工理論模型。以流體力學(xué)的理論來分析電解加工過程，推導(dǎo)出

3、力隨間隙變化的規(guī)律，為后續(xù)試驗研究提供了理論依據(jù)。 通過一套電解加工試驗以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對平面、葉片型面2種零件進行加工試驗。采集整個加工過程中的電流和力信號，并實測加工間隙。 引進小波和小波包變換對采集的數(shù)據(jù)進行信號處理，提取其趨勢項，去除噪聲的影響。發(fā)現(xiàn)：在加工過程中隨著間隙的減小，電流和力都增加，且呈現(xiàn)較強的非線性關(guān)系。以此試驗所得關(guān)系訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了電流、力與間隙的非線性映射，訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)可以用來進行間隙的

4、在線預(yù)報，并用于間隙的控制。 同時還發(fā)現(xiàn)：在用方形毛坯加工葉片時，間隙從初始狀態(tài)向平衡狀態(tài)的過渡過程中，電流在靠近平衡間隙附近的變化率大，在靠近初始間隙附近變化率小，而力信號則相反。據(jù)此特點，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在小波變換的基礎(chǔ)上對這兩種信號進行信息融合，將它們變化率大的部分重新組合起來反映間隙，使之更加有利于對間隙的控制。 以試驗獲得電流、力信號與加工間隙的關(guān)系為基礎(chǔ)，綜合運用小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制以及電解加工理論，創(chuàng)建

5、了電解加工間隙智能控制模型，提出了分別基于加工電流、力信號以及全程控制的3類智能控制方法，每類控制方法又分為控制進給速度和控制加工電壓2種。對這6種方法的應(yīng)用前提、模型算法、控制效果進行了詳細的對比分析，填補了該領(lǐng)域的空白。 本文可實現(xiàn)在線檢測加工間隙，提出了間隙控制的新方法，所作工作具有一定的開創(chuàng)性。實現(xiàn)在線檢測加工間隙與智能控制必將大大提高電解加工的精度，改善停車測間隙的繁冗過程，縮短電解加工的制造周期，獲得穩(wěn)定的加工質(zhì)量，