一、电火花加工中放电间隙状态的识别技术研究（论文文献综述）
高阳[1]（2021）在《基于插补字节流的WEDM运动控制器及伺服控制策略研究》文中提出随着电加工技术的不断发展,电火花线切割机床在机械制造领域所占的比重在世界范围内越来越大,与之相关的研究成果不断涌现。作为一种平价且使用范围广泛的设备,追求高效且稳定的加工成为重要的研究方向,运动控制系统作为电火花线切割机床极为重要的一部分,本课题将从这一方向出发研制一款适用于大部分电火花线切割机床且携带和使用方便的运动控制器,以实现高效率、高稳定性的加工。具体工作如下:在对运动控制技术深入研究的基础上,提出基于插补字节流的电火花线切割运动控制器。该运动控制器以FPGA作为核心处理器,采用双串口通讯,将插补运算这一功能移交上位机,并将插补后的运动数据转换为字节流的形式存储在运动控制器,进而转化为步进电机的运动信号。根据电火花线切割机床的功能需求和性能要求,对所需的硬件电路进行模块化分类。使用Altium Designer软件进行原理图设计,包括FPGA最小系统电路、通讯电路、I/O信号电路等。并且完成PCB的绘制、元器件的焊接和电路调试。基于通用性、便捷性的原则,采用“核心板+扩展板+继电器板”的内部构造形式,不仅节省控制器内部空间,而且使得该控制器可升级以及可兼容其它型号机床。从系统集成的角度出发,以FPGA芯片EP4CE10F17C8N为平台,利用编程设计实现了UART串口通讯、步进电机的精确控制、伺服进给策略的实现、脉冲电源波形的生成以及众多开关量信号的控制等。以门槛电压法为基础,提出了一种新型的电火花加工伺服进给策略。将极间的采集的平均电压转换为频率信号,根据返回的脉冲频率和预设阈值进行对比,从而判断出该检测周期内的极间放电状态,而且每一种放电状态分别对应一种伺服进给动作。为了验证该运动控制器的性能以及伺服策略的可行性,设计了如下实验:首先探索了该伺服策略中的放电伺服参数特性,得出阈值和检测周期对加工效率的影响规律以及对放电状态的影响。实验表明,相同条件下,当检测周期为0.5s时,可实现较高的加工效率;相同条件下,当加速区占比50%～60%,匀速区占比30%时,可以得到较高的加工效率。其次为了更好地验证该运动控制器的性能以及对伺服策略进行补充改进,设计了三种伺服加工模式,并且使用五种常用类型的工件进行实验,并从加工效率、工件表面粗糙度和加工过程中的实时进给速度三个方面进行分析。最后进行了完整的形状切割实验,分析了切割后工件的尺寸精度和形状完整度。本论文设计的电火花线切割运动控制器外观精美、使用方便、功能齐全,实验过程中完全实现工件的加工、伺服进给控制、开关量信号控制等功能。
曹俊[2]（2021）在《桌面式电火花线切割平台与实时控制技术研究》文中研究说明电火花线切割加工具有非接触、无毛刺、低应力、精度高等特点,在特种加工领域占据重要地位。在中国制造2025的时代背景下,研制一款结构小巧、功能完善的桌面式电火花线切割平台,符合现代机床小型化、绿色化的发展趋势。基于嵌入式多核处理器的线切割数控系统具有多实时任务并行、任务间通信频繁的特点,因此多核实时任务的调度成为了高性能线切割数控系统开发过程中必须解决的问题。此外,由于往复走丝线切割加工中电极丝损耗和断丝难以避免,因此结合电火花线切割加工机理,实现对断丝与电极丝损耗的实时预测和控制,对提高线切割系统的加工效率有着重要的意义。本文根据电火花线切割工艺需求,将桌面式电火花线切割平台划分为走丝模块、伺服进给模块、脉冲电源模块以及工作液循环模块。针对传统走丝机构张紧力调整不便的劣势,设计了张紧力稳定且灵活可调的双丝筒重锤式走丝机构;设计并校核了基于滚珠丝杠的伺服进给模块,并利用步进电机结合编码器实现伺服进给的闭环控制;通过总结传统脉冲电源的优劣,设计了一种基于BUCK电路的脉冲电源,该电源采用电感作为限流元件,电能利用率高。桌面式电火花线切割平台的数控系统采用ARM+STM32的结构,ARM与STM32通过CAN总线通信。其中ARM芯片作为上位机,控制伺服进给模块并运行数控软件;STM32作为下位机,负责控制走丝模块、脉冲电源模块以及工作液循环模块。线切割数控软件采用安全,高效的多进程架构,软件各进程通过共享内存、有名管道和信号实现加工数据的交换与加工流程的同步,各进程同步运行且互不干扰。为了发挥多核处理器的性能优势,提高数控系统实时性,对线切割数控系统进行了任务分析,建立了多核任务分配问题的抽象模型描述;采用处理器负载约束改良模拟退火法,实现了线切割数控系统多核任务分配寻优算法,该算法可快速收敛到最优分配方案,同时兼顾线切割数控系统多任务并发与周期执行的要求,充分发挥了处理器的多核运算能力,提升数控系统实时性能。针对桌面式电火花线切割平台的断丝问题,根据其断丝前出现密集电弧放电的特征,结合实验分析其断丝机理,得到了脉冲宽度与电弧放电概率及其电流峰值呈正相关的规律。基于该规律,提出了通过电流脉冲梯度曲线检测电弧脉冲,并采用多种手段抑制电弧脉冲,以减小电极丝损伤的断丝控制方案。经实验验证,该断丝控制方案能够抑制电弧放电的出现,提高加工稳定性,延缓断丝发生。根据电火花线切割加工的微观机理与电极丝损耗理论,得到了峰值电流、脉冲宽度二者与电极丝损伤呈正相关的规律,研究了基于循环神经网络的峰值电流预测技术。选取峰值电流和脉宽作为样本特征,通过STM32完成样本数据的采集与预处理。分析了循环神经网络的特点,利用Python语言对训练数据进行时间序列化处理后,建立并训练基于LSTM-RNN的峰值电流预测模型,最后利用Tensor Flow Lite将模型部署到数控系统上位机中,结合相应控制手段,提前抑制大峰值电流放电,降低了电极丝的损耗。
刘明[3]（2021）在《割缝电极电火花加工及自适应冲液技术研究》文中研究指明电火花加工是一种应用广泛的特种加工技术,在导电难切削材料的加工中有着独特的优势,但放电间隙内电蚀产物排出困难制约了电火花加工向高效化、精细化方向的发展。内冲液式放电加工是避免电蚀产物堆积的有效途径之一,然而对于电火花成型加工,施加内冲液比较困难,主要是因为容易在工件型腔的底面产生残余料柱影响加工质量,基于此提出了割缝电极电火花加工技术。割缝电极是一种利用电极内部窄缝向放电间隙内输送新鲜工作液的新型内冲液电极,对于矩形块状电极的成型孔加工,设计了直缝电极与斜缝电极。结合电极的制作条件,选用紫铜作为割缝电极的材质,并利用有限元软件ABAQUS 2016对割缝电极进行了热膨胀分析,分析发现,割缝电极的热变形量要大于实体电极,斜缝电极的热变形量大于直缝电极。为提高工作液的利用率,采用耐高温导电胶将割缝电极的侧缝进行了密封,并在高速钢（W9Mo3Cr4V）与SiCp/Al复合材料（20%体积分数）上进行了加工实验,发现割缝电极加工的工件型腔底面没有留下较大的残余料柱,并且所采用的耐高温导电胶安全、可靠,没有发生过早脱落现象,验证了割缝电极用于电火花加工的可行性。利用CFD软件Fluent 2019 R2对设计的直缝电极与斜缝电极进行极间流场仿真分析,并结合离散相模型仿真分析了两电极极间电蚀产物的运动排出情况。仿真结果表明:割缝电极的窄缝具有提升工作液流速的作用,并且通过调节割缝的走向可以有针对性地提高部分区域流场的流速,有利于促进该区域内的电蚀产物快速排出;斜缝电极底面放电间隙流场的平均流速要高于直缝电极,但斜缝电极流场流速的均匀性较差,存在大面积的低流速区;通过离散相模型仿真发现,直缝电极的电蚀产物排出能力要高于斜缝电极。分析冲液对电火花加工过程的影响情况,并利用对比实验对比分析了实体电极、直缝电极、斜缝电极的加工性能,实验结果表明:割缝电极相较于实体电极可以获得更大的材料去除率,较小的表面粗糙度与圆角半径,但割缝电极的相对电极损耗率要大于实体电极,并且在割缝电极中,直缝电极的各项加工性能都要优于斜缝电极。针对加工性能好的直缝电极开展单因素实验研究,研究脉宽、脉间、冲液压力对材料去除率、电极损耗率以及相对电极损耗率的影响。研究发现:随着脉冲宽度的增加,材料去除率呈先增大后减小的趋势,而电极损耗率与相对电极损耗率逐渐增加;随着脉间的增加,材料去除率逐渐降低,电极损耗率与相对电极损耗率逐渐增加;随着冲液压力的增加,材料去除率呈先增大后减小的趋势,而电极损耗率与相对电极损耗率逐渐增加。施加内冲液增加了割缝电极的损耗率,影响了电极的成型精度,为解决此问题,提出了基于间隙状态检测的自适应冲液技术。利用间隙状态检测电路实时检测加工状态,当检测到极间发生频繁短路或长时间短路时,控制单元控制二位三通电磁换向阀切换工作液流向进行内冲液式加工,冲液预定时间后电磁阀断电回到初始状态进行无冲液加工,并等待下一个短路信号。实验结果表明:在自适应冲液条件下,割缝电极可以获得与连续冲液相当的材料去除率与不冲液相当的电极损耗率,达到了保证加工效率与减少电极损耗的双重目的。
周世民[4]（2021）在《气体介质中变厚度工件电火花线切割放电状态及实验研究》文中提出随着我国制造业的快速发展,电火花线切割被广泛应用于许多复杂零部件的加工。利用大气作为加工介质,相比在液体及水雾介质中加工,其能达到更高的加工精度,同时也更加清洁、绿色,具有较大的发展前景。在对变厚度工件进行切割时,工件厚度的突变会严重影响间隙放电状态和加工完成后的表面一致性,而放电状态的稳定是正常可靠加工的保证,因此可靠的放电状态检测系统是非常重要的,它对优选加工参数和提高加工后表面一致性具有重要意义。首先,本文对大气介质中电火花线切割加工机理展开了分析,得到了大气中线切割的放电理论,全面分析出五种不同类型的典型放电状态波形,然后对每种电信号波形进行相应的处理,得到各放电状态的特征值,并以此作为各状态的判定依据。同时还根据检测到的间隙电信号,确定了工件厚度的辨识策略。其次,在各放电状态分类识别方面,将前期实验研究得出的电信号特征数值,利用ELM神经网络进行训练学习,进而识别分类出五种放电状态,同时得到每种放电状态的占比,提高了各放电状态的分类准确率。然后,在系统检测方面,通过选择合适的元件,利用LABVIEW软件和智能算法相互配合,搭建了整个检测平台,从而能够实时对加工中的各放电状态进行检测,同时在系统中加入了调参提示模块,使系统具有的功能更加完善。最后,将搭建好的检测系统应用于切割实验,实验主要进行三次切割,第一次是在乳化液中进行变参数粗切,使各评定指标符合第一次粗切的要求;然后在蒸汽水雾中进行第二次变参数半精加工,进一步降低表面粗糙度且获得较好的表面一致性,为第三次精加工做好过渡;最后,在大气介质中进行精加工,通过正交试验综合分析,优选出较佳的参数组合,同时利用响应面分析法建立各评定指标的模型,经过多目标优化出一组最优的固定加工参数,将其与优选出的三组变参数进行对照试验,结果表明变参数加工变厚度工件能获得更好的表面粗糙度及一致性。
李晓鹏[5]（2020）在《微细电火花加工电极在线控形机理及关键技术研究》文中研究说明微细电火花加工技术因具有加工材料广泛和微尺度制造能力强大等特点,被认为是加工微深孔和三维复杂微结构件最具潜力的方法之一,广泛应用于军工国防、航空航天、信息产业以及生物医疗器械等关键零部件的加工。随着加工结构特征尺寸的减小,电极损耗及控制成为制约微细电火花加工技术工程化应用的关键问题之一。本文在国家自然科学基金（51005027）和辽宁省自然科学基金（201602030）的支持下,以实现微细电极控形为目标,采用实验、仿真和理论相结合的方法,从如下四个方面开展研究工作:首先,纳米复合镀层微细电极自控形技术研究。鉴于均质材料电极经常出现棱边损耗的现象,本文设计了放电端面为非均质环状结构的工具电极,借助工具电极的特殊结构减缓棱边损耗速度以期达到均匀损耗的目的。在尝试了多种制造工艺的基础上,最终利用超声复合电沉积工艺制备出非均质纳米复合镀层电极。微细电火花加工实验表明纳米复合镀层所具备的优异耐热性和弱导电性,能够提高电极侧壁的耐电蚀能力,改善了微细电火花加工质量。进一步地,通过调整制备工艺配方、参数和材料成分制备了不同组分、不同纳米微粒材料及复合量的复合镀层电极进行微细电火花加工实验,实验总结了电沉积工艺参数与所制备纳米复合镀层电极的耐电蚀性能之间的规律。纳米复合镀层电极提升了电火花加工质量,但镀层稳定性和可靠性稍显不足,有必要换一种思路进一步开展研究。其次,连续脉冲放电条件下放电区域变化过程研究。击穿放电所产生的材料蚀除是击穿放电用于机械加工成为电火花加工方法的原因,也是电极不均匀损耗的根源。为研究放电区域变化情况,本文基于粒子运动状态完善了放电通道击穿模型,提出了电规准尤其是峰值电流、放电持续时间和脉冲频率影响放电间隙中放电点出现在端面不同区域的概率,进而影响损耗后电极形状的假设,随后借助单因素和正交实验获得了不同条件下工具电极形状变化规律。实验表明,在所研究参数的范围内脉冲宽度、峰值电流在一定程度上决定了电极端面中心区域、棱边区域的材料蚀除效率,实验结果与上述假设相吻合。在此基础上,建立了放电蚀除区域划分理论,形成了均质工具电极在线控形技术的理论基础。再次,均质工具电极的电规准控形实验研究。为建立电规准和工具电极端面形状之间的对应关系,本文采用图像处理技术提取加工后电极和工件轮廓特征,应用非线性最小二乘法拟合不同电规准下微细电极端面形状变化的作用曲线。数据表明:单因素实验条件下,随着峰值电流的增加,微细电极角损耗迅速增大而内凹状消失;仅改变脉冲宽度时,电极端面内凹状变化明显而角损耗基本不发生变化。因此,在忽略加工效率的情况下,通过大规模的实验数据可以掌握电规准与工具电极形状之间的工艺数据库,满足生产需要。此外实验中还发现,抬刀周期及抬刀速度的改变对工具电极端面内凹形状几乎没有影响,而工程中的抬刀动作是因放电间隙中放电状态较差引起的,因此有必要对电蚀产物在工具电极形状变化的作用开展研究。最后,电蚀产物对电极控形的影响机制研究。除电规准外,有人认为电蚀产物分布及浓度会影响工具电极形状,为了准确验证电蚀产物分布及浓度与工具电极形状变化的关系,本文设计了一种间接实现电蚀产物浓度可调的开放状态微细电火花加工实验方法,实验分析了不同放电面积条件下工具电极形状变化和工件底部材料的组成,排除了电蚀产物对工具电极形状的影响。进一步验证了放电蚀除区域划分理论的正确性。工具电极控形理论和实验研究一方面直接提升微细电火花加工质量,另一方面消除因工具电极形状变化带来的补偿难度,简化编程要求,对高效高质微细电火花加工技术的工程化应用具有重要理论价值和借鉴意义。
孔祥麟[6]（2020）在《电火花加工状态检测及模糊PID伺服控制系统设计》文中指出电火花加工是特种加工领域的一个重要方向,间隙状态检测和伺服控制技术是制约这项技术发展的重要因素,传统的检测方法跟不上现代加工的需求,达不到期望的精度,基于此,本文深入研究了电火花加工当中的开路、火花放电、电弧实时放电及短路、脉间五种不同状态的火花放电波形振动谐波,分析出电压、电流在振动谐波频率上的区别,制定了一个根据各种间隙状态特征不同的特点,对五种间隙状态辨识的原则,由于常规办法的最大缺点是不能很好的区别电弧与正常火花放电状态,因此着重提出了根据频率的不同区分二者的检测方法,以期提高加工效率。通过查阅已有检测方法确定了间隙的平均电压与峰值电压为检测的两个重要依据,基于此提出了一种双路信号采集电路,目的是能够更加准确的采集二者的数据进而交给计算机进行检测,对常规的检测方法进行改进。当判断出具体的状态后根据已有的加工经验制定出合理的模糊规则并建立模糊自适应PID控制器,为后续指导伺服系统运动提出了依据。本文的另一大部分是对电火花加工伺服系统进行了优化设计,对硬件的各个模块进行了阐述,并设计了脉冲电源,以及通过单片机统计各状态的概率模块,开发了上位机系统以及对相关软件进行了阐述。最后,依托SIMULINK仿真软件对电火花加工模型进行数学化的建模,建立仿真模型,通过实验验证了模糊PID控制策略的性能要优于常规的PID控制策略并且对伺服电机控制系统进行仿真,验证了此控制系统有良好的自调整与自适应能力。
张明方[7]（2020）在《基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术研究》文中研究说明随着现代工业的发展,微细电火花加工技术广泛应用在微机电系统、航空航天和医疗器械等众多领域的设备零件之中。目前微细电火花加工设备普遍使用单电极进行电火花放电逐孔依次加工多微细孔工件,加工用时较长,加工效率较低。为了提升多微细孔工件的加工效率,各国相继探究利用阵列电极加工多微细孔工件的技术。虽然阵列电极加工技术提升了微细电火花加工效率,但仍存在阵列电极易快速烧蚀且损耗较快、阵列电极无法旋转和阵列电极制备困难等不足之处。针对微细电火花加工技术的发展现状,为了提升微细电火花加工质量和加工效率,本文提出一种基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术。为了说明在微细电火花加工中加工电极附加低频振动和旋转运动的作用,解释了电极附加低频振动和旋转运动对微细电火花加工的影响机理。并阐述了对微细电火花加工中的间隙流场进行仿真求解的重要性,同时介绍了间隙流场仿真求解的理论依据和仿真求解步骤。基于微细电火花加工过程,使用所选的仿真求解软件建立间隙流场三维模型并对其进行网格划分。分别进行电极只附加低频振动、电极只附加旋转运动和电极同时附加低频振动和旋转运动的间隙流场仿真求解并保存仿真求解结果。并对得到的仿真求解结果进行处理得到对应的压力分布图、速度分布图和电蚀产物分布图,并进行对比和分析。为了验证间隙流场仿真求解的结果和基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术的优缺点,搭建电火花同步复合加工实验装置。实验装置包括电极旋转结构、电极低频振动结构和电极进给回退结构等机械结构,结合装置的硬件电路可以实现多电极同步复合微细电火花加工。实验装置的硬件电路由独立脉冲电源和运动控制系统两部分构成。独立脉冲电源通过对输入和输出的脉冲能量的精确控制实现设定充电电容充电电压阈值和控制充电电容进行充放电过程,从而实现多电极间互相独立的脉冲放电。运动控制系统通过信号处理实现电极的旋转运动、低频振动和进给回退运动等运动,同时可以调节电极转速、电极振幅和电极位置等加工参数。对电火花同步复合加工实验装置进行空载测试和加工测试,实验装置的功能达到预期效果,无异常情况且稳定性良好。通过单因素变量实验验证电火花加工中各个加工参数的影响,并设计三因素三水平加工正交实验探究最佳加工参数。同时进行单电极阵列孔加工和多电极阵列孔加工实验并记录加工时间验证电火花加工效率的提升。
孟祥鹏[8]（2020）在《便携式电火花机床放电状态检测和伺服控制策略研究》文中研究表明随着人民对美好生活的追求与传统机械加工水平之间的矛盾日益加深,制造业开始向着精密化的方向倾斜。在航天飞机、医疗器械中小孔结构非常常见,使用传统机械加工很困难,由于电火花加工具有无宏观的机械切削力和加工精度高等特点而被广泛应用在小孔加工中。在其加工中放电状态和伺服装置是保障电火花能够完成高质量高效率加工的关键。所以本文针对电火花加工过程中的随机性强的特点,改善了放电状态检测装置和伺服控制策略的方案,对保障加工质量和加工效率具有重要的意义。本文首先简述了国内外有关放电状态检测和伺服控制策略的研究现状,分析了不同放电状态检测和伺服控制的优点和缺点,针对电火花加工中放电随机性强、控制系统难以用数学手段建模和整个加工系统参数随着加工时间的推移而变化的特点,提出了基于神经网络的放电状态检测装置和基于模糊PID来自动调整系统参数的伺服控制策略。为了分析不同放电状态下的电压和电流信号的特点,首先基于实验采集了五种典型放电状态下的电压和电流波形,人为的标记五种不同的放电状态,并寻找其规律。然后提出了下位机采集间隙放电信号和上位机识别放电状态的总体方案。设计了基于ARM的可高速采集放电间隙的电信号的下位机系统,并对其中的关键元器件进行选择,分析整个下位机系统的实时性,保障下位机系统在采集信号时无迟滞问题。通过串口配合DMA将放电间隙的电信号实时发送到计算能力强的上位机,在上位机中,以放电间隙的电压和电流值作为神经网络的输入、以五种不同的放电状态作为神经网络的输出,采用三层神经网络结构用于放电状态检测,并且通过比较不同的隐层节点数量的神经网络结构进而确定了神经网络结构,可快速实时判断每个控制周期内的放电状态。在伺服控制策略方面,针对电火花加工随着加工深度的增加火花放电电压并非恒定的问题,提出了以开路率和短路率之差作为输入的控制系统。而由于电火花伺服系统难以用数学建模和时变性的特点,所以采用智能控制理论,并对智能控制中的三种常见的控制方法进行了对比最终确定采用模糊控制并配合工程中常用的PID控制理论用于电火花伺服控制装置。经验证,基于模糊控制的伺服系统不仅可以根据不同的放电状态自动进行PID参数整定,还可以达到自动调节进给速度的目的,提高了加工效率和加工的质量。最后搭建了放电状态检测系统和开发了对应的上位机系统,并针对不同的电源,分别对比了阈值检测法和神经网络检测法识别的准确率。然后对控制系统分析建模,通过仿真,对比改进传统PID为模糊PID控制的效果,从而证明了使用模糊PID可以提高整个电火花加工的效率和质量。由于整个放电状态检测系统和伺服控制系统大都采用软件算法实现,减少了复杂、冗余的硬件电路,减少了成本和重量,使得整个电火花数控机床在便携上也有了实质性的提高。
官乐乐[9]（2020）在《基于FPGA的节能型微细电火花加工脉冲电源的设计》文中研究指明微细电火花加工具有非接触、无毛刺、低应力等特点,在微细加工领域中占据重要地位,是微细孔、微沟槽及微三维结构等微小尺寸零件加工中不可替代的一种技术。脉冲电源为微细电火花加工提供蚀除材料的能量,是决定机床加工性能的关键因素。随着微小器件需求的增加以及机械制造的微细化发展趋势,脉冲电源逐渐成为了制约微细电火花加工技术发展的主要因素。本文从微细电火花加工脉冲电源及其间隙放电状态检测技术两方面展开研究。首先根据可控式RC脉冲电源的放电加工原理总结出微细电火花加工脉冲电源的设计需求,由此设计了反激式脉冲电源。该电源以单端反激电路为主拓扑,可利用反激变换器调节脉冲电源输出多级能量,除此外,反激变换器副边具有可控的双路储能电容回路,以此实现多能量等级加工与清扫脉冲功能。其中多能量等级加工可对微细电火花加工过程进行放电能量控制,以改善间隙放电状态并稳定整个加工过程;清扫脉冲功能可解决微细加工中排屑困难的问题,有助于提升加工效率。高速间隙检测电路可对间隙电压、电流数据进行实时采样,并将数据传输至放电状态检测模块。脉冲电源以FPGA作为主控芯片,实现PWM驱动信号的生成并完成与微细机床控制器之间的CAN总线通信。为了实现对间隙放电状态的精确检测,研究了基于机器学习的放电状态检测技术。通过FPGA完成对间隙电压、电流数据的采集与滤波处理,并提取若干个电压值与电流值作为单个放电脉冲的特征点。分析了放电间隙的波形特征并以此建立训练样本的分类标准,用Python编程语言实现脉冲分类器的离线训练,最终将模型实现于FPGA,完成脉冲分类器对间隙放电脉冲的在线识别。利用本文所设计反激式脉冲电源进行相关加工实验,实验表明:脉冲电源可进行高效稳定工作,具有良好的可靠性;放电状态检测模块可实现单个放电脉冲的识别,通过统计一段时间内有害脉冲的占比,可预测间隙放电状态是否恶化;多能量等级脉冲可提升脉冲电源放电能力,减小放电间隙进入短路状态的概率,有助于提高加工效率;清扫脉冲可进一步提高加工效率,但同时会影响电极损耗和加工精度。
赵朝夕[10]（2020）在《大型精密电火花成形加工机床的热态及动态特性研究》文中研究表明整体式涡轮盘是现代航天发动机的核心部件,通常由难加工的高温合金制成,且结构复杂。传统的机械加工方法对该类零件的加工能力较差,目前大型电火花成形加工机床已逐步成为整体式涡轮盘等大型复杂零件的主流加工装备。该类零件的特点是加工精度高、周期长,这对电火花加工机床的精度、效率和稳定性提出了更高的要求。对于中小型电火花加工机床,其热变形和振动问题与金属切削机床相比体现得较不明显,因此,人们对电火花加工机床的热态和动态特性关注也较少。然而,大型电火花加工机床的加工面积大、连续加工时间长、运动部件的质量大,主轴的热变形和振动会造成主轴头的位移和动力学特性的变化,已经成为影响加工精度和稳定性的主要原因之一,必须引起足够的重视。在热态方面,长时间大面积加工时积累的热量会导致主轴的热变形;在高速抬刀时,系统的大惯量会使主轴部件发热明显,也会降低加工精度。在动态方面,在高速抬刀运动中,尤其在使用大尺寸电极加工时,电极的液动力会造成主轴头的振动和冲击,进而改变间隙放电状态,影响加工效率和稳定性。为此,本文结合电火花加工的特点,以A2190大型牛头滑枕式精密六轴联动电火花成形加工机床为研究对象,对大型电火花成形加工机床的热态和动态特性进行研究,以提高机床的加工精度和稳定性。对放电加工的热、主轴驱动系统中元件的发热和环境温度的波动进行建模,分别探讨了以上热源对大型电火花成形加工机床温升和热变形的影响规律。研究了加工区热源,为提高机床热态特性分析的计算效率,提出了加工区的等效连续热源模型,并验证了模型的有效性。基于该等效热源模型,分析了机床长时间加工的稳态传热过程,揭示了主轴和工作台的热变形规律。研究了主轴驱动系统的温升和热变形,搭建主轴温升和热变形位移的测试系统。在机床空载情况下模拟主轴的抬刀运动,同步测量机床的温升和热变形。研究了环境温度对机床热特性的影响,从温度梯度、平均环境温度、温度波动的频率及幅值几个方面展开。研究了加工区传热模型中主要参数以及环境温度对主轴头温升的影响规律。以加工热为边界条件,提出了一种模拟电火花加工机床热平衡实验的方法。得到机床主轴和工作台的瞬态温度场、热变形和热平衡时间,并进行了实验验证。将模糊聚类分析法和相关性理论相结合,筛选出机床的热敏感点,建立了基于RBF神经网络的热变形预测模型,并应用该模型探讨了抬刀周期对主轴热变形的影响规律。基于建立的热变形预测模型,选取半闭环前馈补偿方法对机床不同工况下产生的热变形进行补偿,实现了机床热变形的控制。高速抬刀运动是造成电火花加工机床冲击和振动的重要原因。基于拉格朗日方程建立了主轴进给系统模型,并对机床的主轴立柱单独进行模态分析,为后续动力学分析奠定基础。对比了梯形速度、常数加加速度和正弦加加速度三种抬刀控制策略的运动学特性。建立了抬刀运动中主轴头瞬态载荷的数值模型,尤其是针对电极在上升和下降过程中受到工作液的吸附和挤压作用,推导了压差阻力的表达式,得到压差阻力的变化规律,并验证数值分析方法的正确性。分别建立了三种控制策略下,主轴周期性抬刀运动中进给驱动系统的动力学模型,揭示了电极的运动与主轴头惯性力和液动力之间的关系。通过实验测量电极运动过程中主轴头的位移,探究了抬刀速度对主轴振动参数的影响规律。根据放电波形的特点提出了电压电流上升沿和下降沿检测方法,实现了放电波形和击穿延时的识别和统计。基于该检测方法研究了不同抬刀速度和加工时间下的放电率和击穿延时,得出了主轴的振动对放电状态的影响规律。研究了从进入加工状态到主轴振动结束这段时间的加工间隙的流场和颗粒分布,判断抬刀运动引起的主轴低频振动能否有效排出放电间隙中的电蚀产物。最后应用主动阻尼控制法来控制主轴的振动,建立了进给驱动系统的仿真平台,并验证其有效性。
二、电火花加工中放电间隙状态的识别技术研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电火花加工中放电间隙状态的识别技术研究（论文提纲范文）
（1）基于插补字节流的WEDM运动控制器及伺服控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 运动控制器研究现状 |
| 1.3 电火花加工伺服控制系统研究现状 |
| 1.3.1 放电状态检测技术研究现状 |
| 1.3.2 伺服控制策略研究现状 |
| 1.4 国内外文献综述简析 |
| 1.5 主要研究内容和技术路线 |
| 第2章 WEDM运动控制器整体规划与设计 |
| 2.1 整体规划与技术指标 |
| 2.2 硬件电路功能模块 |
| 2.3 程序功能模块 |
| 2.4 插补字节流 |
| 2.5 本章总结 |
| 第3章 WEDM运动控制器硬件电路研发 |
| 3.1 FPGA最小系统电路 |
| 3.1.1 电源电路 |
| 3.1.2 JTAG电路 |
| 3.1.3 SDRAM电路 |
| 3.1.4 SPI FLASH电路 |
| 3.1.5 有源晶振电路 |
| 3.2 通讯电路设计 |
| 3.3 I/O信号电路设计 |
| 3.3.1 运动信号光耦隔离电路 |
| 3.3.2 辅助信号电路 |
| 3.3.3 检测信号电路 |
| 3.3.4 脉冲电源信号电路 |
| 3.4 硬件电路抗干扰设计 |
| 3.5 运动控制器实现 |
| 3.6 本章总结 |
| 第4章 FPGA程序设计及伺服控制策略 |
| 4.1 双通道数据传输设计 |
| 4.2 运动执行模块 |
| 4.2.1 数据存取模块 |
| 4.2.2 电机控制信号生成模块 |
| 4.2.3 进给信号发生模块 |
| 4.3 参数处理模块 |
| 4.4 脉冲电源信号生成模块 |
| 4.5 伺服进给控制策略设计与实现 |
| 4.5.1 伺服进给控制策略设计 |
| 4.5.2 伺服进给控制策略实现 |
| 4.6 本章总结 |
| 第5章 运动控制器伺服控制实验研究 |
| 5.1 实验方案设计与实现 |
| 5.1.1 实验平台 |
| 5.1.2 实验方案 |
| 5.2 放电伺服参数的特性 |
| 5.2.1 放电伺服参数对加工效率影响 |
| 5.2.2 探索最优阈值 |
| 5.2.3 放电伺服参数对放电状态影响 |
| 5.3 三种伺服加工模式实验探索 |
| 5.3.1 15mm厚度工件实验 |
| 5.3.2 30mm厚度工件实验 |
| 5.3.3 60mm厚度工件实验 |
| 5.3.4 圆形棒料实验 |
| 5.3.5 厚度线性变化工件实验 |
| 5.4 形状切割 |
| 5.5 本章总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）桌面式电火花线切割平台与实时控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电火花线切割加工技术研究现状 |
| 1.2.2 桌面式机床研究现状 |
| 1.2.3 多核实时数控系统研究现状 |
| 1.2.4 线切割电极丝损耗与断丝研究现状 |
| 1.3 本课题的主要研究内容与意义 |
| 第二章 桌面式电火花线切割平台硬件设计 |
| 2.1 线切割平台总体设计 |
| 2.1.1 机械结构总体设计 |
| 2.1.2 数控系统结构设计 |
| 2.2 走丝模块设计 |
| 2.2.1 走丝模块结构设计 |
| 2.2.2 走丝模块控制方案 |
| 2.3 伺服进给模块设计 |
| 2.3.1 滚珠丝杠设计与校核 |
| 2.3.2 伺服进给模块控制方案 |
| 2.4 脉冲电源模块设计 |
| 2.4.1 脉冲电源主放电回路设计 |
| 2.4.2 脉冲电源控制电路设计 |
| 2.5 CAN总线通信设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 数控软件设计与多核任务分配研究 |
| 3.1 线切割数控软件的设计 |
| 3.1.1 线切割数控软件需求分析 |
| 3.1.2 线切割数控软件架构设计 |
| 3.1.3 线切割数控软件运行流程 |
| 3.2 线切割数控软件多核任务分配问题 |
| 3.2.1 多核处理器的进程间通信 |
| 3.2.2 线切割数控软件任务分类 |
| 3.3 多核任务分配问题建模 |
| 3.3.1 问题形式化描述 |
| 3.3.2 执行开销矩阵的数值化 |
| 3.3.3 通信开销矩阵的数值化 |
| 3.4 多核任务分配方案寻优 |
| 3.4.1 寻优算法选择 |
| 3.4.2 多核任务分配方案的模拟退火寻优 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 电弧脉冲识别与断丝控制研究 |
| 4.1 线切割加工中的电极丝损耗 |
| 4.1.1 电火花线切割微观机理 |
| 4.1.2 电极丝损耗理论 |
| 4.1.3 电火花线切割加工状态的分类 |
| 4.2 极间波形与断丝机理 |
| 4.3 脉冲参数对电弧放电的影响 |
| 4.3.1 电火花线切割加工实验 |
| 4.3.2 实验结果分析 |
| 4.4 基于电弧识别抑制的实时断丝控制 |
| 4.4.1 电弧识别方案硬件结构 |
| 4.4.2 电弧识别方案软件流程 |
| 4.4.3 电弧放电抑制对比试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于LSTM-RNN峰值电流预测与控制 |
| 5.1 LSTM-RNN神经网络介绍 |
| 5.1.1 循环神经网络模型(RNN) |
| 5.1.2 长短时记忆网络模型(LSTM) |
| 5.2 训练数据的采集与预处理 |
| 5.2.1 训练数据的采集 |
| 5.2.2 训练数据的预处理 |
| 5.3 峰值电流预测模型离线训练 |
| 5.3.1 隐含层数与批尺寸大小的设置 |
| 5.3.2 激活函数与优化函数的设置 |
| 5.3.3 时间步长与存储单元数目的设置 |
| 5.4 峰值电流在线预测与控制 |
| 5.4.1 峰值电流模型的在线部署 |
| 5.4.2 峰值电流控制程序实时性分析 |
| 5.4.3 峰值电流在线控制实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 课题研究工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）割缝电极电火花加工及自适应冲液技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电极制备方面国内外研究现状 |
| 1.2.2 改善电火花加工性能研究现状 |
| 1.2.3 放电状态检测研究现状 |
| 1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 课题的主要研究内容 |
| 第2章 割缝电极的设计及制备 |
| 2.1 割缝电极介绍 |
| 2.2 割缝电极的设计 |
| 2.2.1 割缝电极的结构设计 |
| 2.2.2 割缝电极材料的选择 |
| 2.3 割缝电极热膨胀分析 |
| 2.4 割缝电极的制备 |
| 2.4.1 割缝电极的加工 |
| 2.4.2 割缝电极侧缝的密封方法 |
| 2.5 割缝电极电火花加工可行性验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 割缝电极电火花加工极间流场仿真研究 |
| 3.1 割缝电极电火花加工极间流场理论分析 |
| 3.2 割缝电极电火花加工极间流场的仿真分析 |
| 3.2.1 放电间隙的计算 |
| 3.2.2 极间流场有限元模型的建立与边界条件的设置 |
| 3.2.3 极间流场仿真结果与分析 |
| 3.2.4 加工深度对极间流场流速的影响 |
| 3.3 割缝电极电火花加工极间电蚀产物的运动仿真 |
| 3.3.1 离散相模型的设置 |
| 3.3.2 离散相的仿真结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 割缝电极电火花加工基本实验研究 |
| 4.1 冲液对电火花加工过程的影响机理研究 |
| 4.2 实验平台及实验条件 |
| 4.2.1 实验平台介绍 |
| 4.2.2 实验条件 |
| 4.3 实体电极与割缝电极加工性能对比实验 |
| 4.3.1 实验设计 |
| 4.3.2 加工性能评价指标 |
| 4.3.3 实验结果与分析 |
| 4.3.4 进给深度对实体电极和割缝电极加工性能的影响 |
| 4.4 割缝电极电火花加工单因素实验研究 |
| 4.4.1 实验设计 |
| 4.4.2 实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 割缝电极电火花加工自适应冲液技术研究 |
| 5.1 自适应冲液系统的搭建 |
| 5.1.1 自适应冲液系统介绍 |
| 5.1.2 间隙状态检测电路的设计 |
| 5.1.3 自适应冲液系统整体构建 |
| 5.2 自适应冲液系统的测试 |
| 5.3 割缝电极电火花加工自适应冲液技术实验研究 |
| 5.3.1 实验设计 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）气体介质中变厚度工件电火花线切割放电状态及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及研究的目的与意义 |
| 1.2 多种介质下电火花线切割加工研究现状 |
| 1.3 电火花线切割放电状态检测研究现状 |
| 1.3.1 传统放电状态检测技术的研究现状 |
| 1.3.2 智能算法检测技术的研究现状 |
| 1.4 变厚度工件加工的研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 大气介质中放电状态特征及工件厚度的辨识原理 |
| 2.1 大气介质中电火花线切割加工机理 |
| 2.2 大气介质中的放电状态特征 |
| 2.2.1 放电状态的类别 |
| 2.2.2 放电状态的判别 |
| 2.3 工件厚度的辨识原理 |
| 2.3.1 脉间信号检测方法 |
| 2.3.2 放电点位置标定函数确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 极限学习机神经网络的设计与分析 |
| 3.1 神经网络基本理论 |
| 3.2 ELM神经网络概述 |
| 3.2.1 ELM神经网络应用原理 |
| 3.3 ELM神经网络编写及MATLAB实现 |
| 3.3.1 ELM神经网络模型建立 |
| 3.3.2 ELM神经网络MATLAB实现 |
| 3.4 ELM神经网络与前期神经网络分类效果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于ELM神经网络的放电状态检测系统设计 |
| 4.1 检测系统整体设计与分析 |
| 4.1.1 检测系统整体特性 |
| 4.1.2 检测系统整体结构设计 |
| 4.2 检测平台电信号硬件采集模块设计 |
| 4.3 检测平台电信号软件处理模块设计 |
| 4.3.1 硬件设备驱动程序及信号数据还原存储程序 |
| 4.3.2 信号波形积分存储程序 |
| 4.3.3 ELM算法识别程序的调用 |
| 4.3.4 变厚度加工调参提示模块 |
| 4.4 检测系统的整体显示界面设计 |
| 4.4.1 检测系统验证登录界面 |
| 4.4.2 检测系统的主界面 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 大气介质中变厚度工件线切割精加工实验 |
| 5.1 实验设备及条件 |
| 5.2 检测系统的可靠性验证实验 |
| 5.3 实验方案分析及确定 |
| 5.4 乳化液中粗加工实验 |
| 5.5 蒸汽水雾中第二次切割实验 |
| 5.6 大气介质中变厚度工件第三次切割实验 |
| 5.6.1 变厚度工件第三次切割正交实验分析 |
| 5.6.2 基于响应面分析法的Box-Behnken实验 |
| 5.6.3 各评定指标综合模型的建立及优化 |
| 5.6.4 变参数切割与固定参数切割比较 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
| 致谢 |
（5）微细电火花加工电极在线控形机理及关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微细电火花加工技术的发展历程 |
| 1.3 微细电火花加工机理研究现状 |
| 1.3.1 微细电火花加工的放电过程 |
| 1.3.2 微细电火花加工的尺度效应 |
| 1.4 微细电火花加工电极损耗的影响因素 |
| 1.4.1 电极材料 |
| 1.4.2 电极结构 |
| 1.4.3 电蚀产物 |
| 1.4.4 电规准参数 |
| 1.5 提高微细电火花加工精度的措施 |
| 1.5.1 实时监测与控制 |
| 1.5.2 电极长度方向补偿 |
| 1.5.3 电极的修正或更换 |
| 1.6 课题研究意义及主要内容 |
| 2 理论研究基础和实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 极间介质的击穿理论 |
| 2.2.1 负极电子发射 |
| 2.2.2 电介质的电导与击穿 |
| 2.2.3 放电击穿理论模型 |
| 2.3 实验仪器设备、检测手段和研究方法 |
| 2.3.1 实验仪器设备 |
| 2.3.2 实验材料 |
| 2.3.3 检测与数据分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微细电火花加工的纳米复合镀层电极自控形技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 纳米复合镀层电极的自控形机理研究 |
| 3.2.1 纳米复合镀层电极的结构设计 |
| 3.2.2 基于电磁多场耦合微细电火花加工仿真 |
| 3.2.3 电流密度分布对微细电极自控形能力的影响 |
| 3.3 纳米复合镀层电极的制备 |
| 3.3.1 复合电沉积加工方法 |
| 3.3.2 纳米复合镀层电极制备方法 |
| 3.3.3 Ni-TiN纳米复合镀层微观形貌 |
| 3.4 纳米复合镀层电极自控形性能研究 |
| 3.4.1 纳米复合镀层电极的微细电火花加工实验 |
| 3.4.2 复合电沉积工艺条件对复合电极控形能力的影响 |
| 3.4.3 微细电火花加工电极控形对比实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微细电火花加工的均质Cu电极在线控形技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微细电火花加工电极的损耗类型 |
| 4.3 微细电极端部内凹状控形实验研究 |
| 4.3.1 微细电极可控形微细电火花加工实验设计 |
| 4.3.2 不同材料电极端部形状变化 |
| 4.3.3 电极端部形状变化过程 |
| 4.3.4 极性对电极控形的影响 |
| 4.3.5 脉冲频率对电极控形的影响 |
| 4.3.6 峰值电流对电极控形的影响 |
| 4.3.7 电蚀产物对电极控形的影响 |
| 4.4 微细电极端部内凹状损耗形成机理分析 |
| 4.5 均质微细电极在线控形技术研究 |
| 4.5.1 正交实验设计 |
| 4.5.2 微细电极端部控形 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 电蚀产物对微细电极控形技术影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电蚀产物对放电通道形成的影响 |
| 5.3 放电间隙内电蚀产物运动情况 |
| 5.3.1 电极端部电蚀产物运动状态 |
| 5.3.2 电极侧面电蚀产物运动状态 |
| 5.4 加工状态不同的微细电火花加工实验设计 |
| 5.4.1 不同状态的微细电火花加工 |
| 5.4.2 开放状态的微细电火花加工 |
| 5.4.3 开放状态的微细电火花加工实验方法 |
| 5.5 实验结果与分析讨论 |
| 5.5.1 开放状态微细电火花加工孔底形貌动态变化 |
| 5.5.2 电蚀产物浓度改变对微细电极控形的影响 |
| 5.5.3 电蚀产物浓度改变对表面微观形貌的影响 |
| 5.5.4 电蚀产物浓度对工件重熔层的影响 |
| 5.5.5 电蚀产物对孔底凸起材料的影响 |
| 5.5.6 电蚀产物排除方法对电极控形的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）电火花加工状态检测及模糊PID伺服控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 脉冲电源研究现状 |
| 1.3.2 电火花加工伺服控制策略研究现状 |
| 1.3.3 加工电极的制备 |
| 1.3.4 国内外文献简析 |
| 1.4 研究内容及思路 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究思路 |
| 本章小结 |
| 第二章 电火花加工系统的相关论述 |
| 2.1 电火花加工原理及实现条件 |
| 2.2 电火花加工的应用领域 |
| 2.3 模糊PID控制用于伺服控制系统 |
| 本章小结 |
| 第三章 常规间隙信号采集检测系统优化设计 |
| 3.1 间隙放电特征 |
| 3.2 状态检测的常规方式 |
| 3.2.1 平均电压法 |
| 3.2.2 放电脉冲峰值电压或电流检测法 |
| 3.2.3 间隙检测方法的配合使用 |
| 3.3 信号采集电路的优化设计 |
| 本章小结 |
| 第四章 状态检测系统及模糊PID控制器设计 |
| 4.1 模糊PID控制的相关论述 |
| 4.1.1 模糊PID控制基本原理 |
| 4.1.2 模糊PID控制参数的整定原则 |
| 4.2 电火花加工间隙状态检测系统设计 |
| 4.2.1 检测原理及系统的总体优化设计 |
| 4.2.2 间隙放电状态检测部分的模块设计 |
| 4.2.3 火花放电及电弧放电状态区分的模块设计 |
| 4.2.4 逻辑判别模块 |
| 4.3 模糊PID控制器设计 |
| 4.3.1 模糊PID控制系统结构的优化设计 |
| 4.3.2 确定函数隶属度 |
| 4.3.3 构建模糊控制规则表 |
| 4.3.4 模糊控制器的建立 |
| 4.3.5 模糊推理及判决 |
| 本章小结 |
| 第五章 电火花加工伺服系统的优化设计 |
| 5.1 总体设计 |
| 5.2 硬件模块设计 |
| 5.2.1 间隙平均电压检测模块 |
| 5.2.2 脉冲电源 |
| 5.2.3 ARM间隙状态概率统计 |
| 5.2.4 工作台控制系统 |
| 5.2.5 主轴控制系统 |
| 5.3 建立电火花加工的间隙模型 |
| 5.4 上位机控制平台的开发 |
| 5.5 电火花加工伺服控制系统的软件设计 |
| 5.5.1 分析控制对象 |
| 5.5.2 软件结构概述 |
| 本章小结 |
| 第六章 系统试验及仿真测试结果分析 |
| 6.1 试验模型构建 |
| 6.2 仿真实验与结果分析 |
| 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微细电火花加工现状 |
| 1.2.2 微细阵列电火花加工现状 |
| 1.3 微细电火花加工放电间隙流场研究 |
| 1.4 脉冲电源技术 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 第2章 电火花加工中电极辅助运动的影响机理 |
| 2.1 电火花加工过程 |
| 2.2 电极辅助运动的影响 |
| 2.2.1 电极辅助运动对放电通道的影响 |
| 2.2.2 电极辅助运动对放电间隙的影响 |
| 2.2.3 电极辅助运动对电蚀产物的影响 |
| 2.3 间隙流场的理论与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 电火花加工间隙流场仿真实验与结果 |
| 3.1 间隙流场仿真软件 |
| 3.2 间隙流场几何模型 |
| 3.3 间隙流场仿真求解 |
| 3.4 电极旋转对间隙流场影响机理仿真结果 |
| 3.4.1 添加旋转运动后间隙流场的压力图 |
| 3.4.2 添加旋转运动后间隙流场的速度图 |
| 3.4.3 添加旋转运动后间隙流场的电蚀产物分布图 |
| 3.5 电极低频振动对间隙流场影响机理仿真结果 |
| 3.5.1 添加低频振动后间隙流场的压力图 |
| 3.5.2 添加低频振动后间隙流场的速度图 |
| 3.5.3 添加低频振动后间隙流场的电蚀产物分布图 |
| 3.6 电极复合运动对间隙流场影响机理仿真结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 电火花同步复合加工实验装置 |
| 4.1 电火花加工试验装置的功能 |
| 4.2 电火花加工试验装置的整体结构 |
| 4.3 电火花加工试验装置的组成结构 |
| 4.3.1 低频振动机构 |
| 4.3.2 电极旋转机构 |
| 4.3.3 电极进给回退机构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 电火花同步复合加工硬件电路 |
| 5.1 独立脉冲电源 |
| 5.1.1 独立脉冲电源的整体框架 |
| 5.1.2 单片机模块 |
| 5.1.3 充放电脉冲控制模块 |
| 5.1.4 开关电源供电模块 |
| 5.2 运动控制系统 |
| 5.2.1 电极进给回退运动控制系统 |
| 5.2.2 电极低频振动控制系统 |
| 5.2.3 电极旋转运动控制系统 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 多电极同步电火花复合加工实验 |
| 6.1 电火花加工实验平台 |
| 6.2 电火花加工实验波形 |
| 6.3 单因素变量电火花加工实验 |
| 6.3.1 电极旋转速度的影响规律 |
| 6.3.2 电极振幅的影响规律 |
| 6.3.3 充电电压阈值的影响规律 |
| 6.3.4 工件厚度的影响规律 |
| 6.4 多因素电火花加工正交实验 |
| 6.5 阵列孔电火花加工实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
| 学位论文评闽及答辩情况表 |
（8）便携式电火花机床放电状态检测和伺服控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.3 放电状态检测的研究现状 |
| 1.4 电火花加工伺服控制研究现状 |
| 1.5 国内外文献综述简析 |
| 1.6 课题主要研究内容 |
| 第2章 基于神经网络的电火花放电状态检测研究 |
| 2.1 间隙放电状态检测原理和总体设计 |
| 2.2 基于ARM处理器的电信号采集和处理系统设计 |
| 2.2.1 放电状态检测系统的硬件结构 |
| 2.2.2 放电状态检测系统的实时性分析 |
| 2.3 基于神经网络的电火花放电状态检测系统设计 |
| 2.3.1 放电状态检测的神经网络模型设计 |
| 2.3.2 神经网络的原理与实现 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 电火花加工伺服控制系统研究 |
| 3.1 电火花伺服系统总体设计 |
| 3.2 伺服控制策略 |
| 3.3 模糊PID控制结构设计 |
| 3.3.1 模糊PID参数整定原则 |
| 3.3.2 模糊PID控制系统设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 放电状态检测实验及伺服控制策略仿真研究 |
| 4.1 放电状态检测系统的搭建 |
| 4.1.1 下位机系统的开发和搭建 |
| 4.1.2 上位机系统的软件实现 |
| 4.2 放电状态检测的研究实验 |
| 4.2.1 放电状态检测装置的验证试验 |
| 4.2.2 RC电源的放电状态检测准确性验证 |
| 4.2.3 脉冲电源的放电状态检测准确性验证 |
| 4.3 基于模糊PID的控制系统的仿真研究 |
| 4.3.1 Matlab及 Simulink模块简介 |
| 4.3.2 基于模糊PID控制系统的仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）基于FPGA的节能型微细电火花加工脉冲电源的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微细电火花加工研究现状 |
| 1.2.1 微细电火花加工脉冲电源研究现状 |
| 1.2.2 微细电火花间隙放电状态检测研究现状 |
| 1.3 本课题的主要研究内容与意义 |
| 第二章 反激式脉冲电源理论研究 |
| 2.1 可控式RC脉冲电源工作原理 |
| 2.1.1 可控式RC脉冲电源高频放电技术 |
| 2.1.2 微细电火花加工脉冲电源的设计需求 |
| 2.2 反激式微细脉冲电源工作原理 |
| 2.2.1 反激式微细脉冲电源高频放电技术 |
| 2.2.2 多能量等级加工模式实现 |
| 2.2.3 清扫脉冲功能实现 |
| 2.2.4 脉冲电源能耗分析 |
| 2.3 放电间隙模型建立与仿真分析 |
| 2.3.1 放电间隙等效模型分析 |
| 2.3.2 基于Saber的仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 反激式脉冲电源总体设计 |
| 3.1 脉冲电源总体结构 |
| 3.2 主放电回路设计 |
| 3.2.1 变压器参数分析与设计 |
| 3.2.2 脉冲隔离驱动模块 |
| 3.3 高速间隙检测电路设计 |
| 3.3.1 电压检测电路 |
| 3.3.2 电流检测电路 |
| 3.3.3 高速并行A/D转换电路 |
| 3.4 控制系统设计 |
| 3.4.1 FPGA及其开发流程简介 |
| 3.4.2 系统时钟模块 |
| 3.4.3 PWM驱动信号模块 |
| 3.4.4 CAN总线通信模块 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于机器学习的放电状态检测研究 |
| 4.1 机器学习及其常见算法简介 |
| 4.2 放电间隙数据采集与处理系统 |
| 4.2.1 放电间隙数据采集 |
| 4.2.2 FIRII滤波器设计 |
| 4.3 脉冲分类器模型建立 |
| 4.3.1 训练样本采集与特征量选取 |
| 4.3.2 单脉冲分类标准建立 |
| 4.3.3 脉冲分类器离线训练 |
| 4.3.4 脉冲分类器在线检测 |
| 4.4 脉冲分类器实时性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 脉冲电源加工工艺实验 |
| 5.1 加工实验环境搭建 |
| 5.2 脉冲电源波形分析 |
| 5.2.1 脉冲电源内部信号分析 |
| 5.2.2 储能电容放电波形分析 |
| 5.3 加工工艺实验 |
| 5.3.1 多能量等级加工实验 |
| 5.3.2 清扫脉冲加工实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 :作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（10）大型精密电火花成形加工机床的热态及动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.1.3 研究的目的及意义 |
| 1.2 电火花成形加工机床的研究现状 |
| 1.2.1 电火花成形加工机床的发展趋势 |
| 1.2.2 大型电火花成形加工机床 |
| 1.3 电火花加工中热态问题的研究现状 |
| 1.4 机床温度和变形的测量方法 |
| 1.4.1 机床温度的测量方法 |
| 1.4.2 机床主轴变形的测量方法 |
| 1.5 电火花加工中动态问题的研究现状 |
| 1.5.1 电极的抬刀运动 |
| 1.5.2 抬刀运动引起主轴振动的控制方法 |
| 1.6 目前的研究中存在的问题 |
| 1.7 本文的主要研究内容 |
| 第2章 大型电火花加工机床热源分析及其对机床热变形影响的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机床的机械结构及主要技术参数 |
| 2.3 机床的主要热源分析及建模 |
| 2.3.1 放电加工热的计算 |
| 2.3.2 主轴传动系统中热源的计算 |
| 2.3.3 环境温度的传热模型 |
| 2.4 加工热对机床稳态温度场和热变形影响的仿真分析 |
| 2.4.1 仿真条件的设置 |
| 2.4.2 等效热源模型的建立及验证 |
| 2.4.3 机床关键部件的稳态温度场和热变形 |
| 2.5 抬刀运动引起主轴热特性变化的实验研究 |
| 2.5.1 温升和位移测试系统的搭建 |
| 2.5.2 温升及主轴热变形的仿真分析 |
| 2.5.3 温升和热变形的实验测试 |
| 2.6 环境温度对机床温升和热变形的影响研究 |
| 2.6.1 温度梯度和平均温度的测量 |
| 2.6.2 温度波动幅值和频率对热变形影响的研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 大型电火花加工机床瞬态热分析及热变形的预测与补偿研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 加工热和环境温度对主轴头温升影响程度的研究 |
| 3.3 瞬态温度和热变形的仿真分析与实验验证 |
| 3.3.1 机床的瞬态热分析 |
| 3.3.2 瞬态热分析的实验验证 |
| 3.3.3 机床热变形预测模型的建立策略 |
| 3.4 机床主轴热敏感点的优化研究 |
| 3.4.1 基于模糊聚类算法和相关性理论的测点优化 |
| 3.4.2 热敏感点的筛选 |
| 3.5 主轴热变形预测模型的建立与验证 |
| 3.5.1 基于RBF神经网络的预测模型 |
| 3.5.2 不同抬刀周期下的热变形预测 |
| 3.5.3 预测模型的验证 |
| 3.6 基于半闭环前馈控制的机床热变形补偿 |
| 3.6.1 机床的热变形补偿验证 |
| 3.6.2 减少电火花机床温升和热变形的建议 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高速抬刀运动对大型电火花加工机床动态特性的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 进给驱动系统的动力学建模 |
| 4.3 机床主轴立柱的振动模态分析 |
| 4.4 不同抬刀控制算法的运动学特性分析 |
| 4.4.1 加减速控制参数的设置 |
| 4.4.2 控制策略的运动学特性 |
| 4.5 主轴头瞬态载荷的计算 |
| 4.5.1 主轴头瞬态载荷数值模型的建立 |
| 4.5.2 主轴头压差阻力影响因素研究 |
| 4.5.3 不同抬刀策略对主轴头受力的影响研究 |
| 4.6 抬刀运动引起的主轴动态特性的实验研究 |
| 4.6.1 主轴的瞬时动态响应分析 |
| 4.6.2 主轴动态特性的实验验证 |
| 4.6.3 工作液的脉动对主轴振动的影响 |
| 4.6.4 不同抬刀速度下的主轴振动参数 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 大型电火花加工机床主轴振动对放电状态的影响及其实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 放电波形的特征及分类 |
| 5.2.1 实验系统及实验条件 |
| 5.2.2 放电波形分类 |
| 5.3 放电状态检测技术研究 |
| 5.3.1 放电波形的识别与统计程序设计 |
| 5.3.2 放电状态检测方法的验证 |
| 5.3.3 平均击穿延时 |
| 5.4 主轴振动对放电状态和排屑效果的影响研究 |
| 5.4.1 抬刀速度和加工时间对放电率的影响 |
| 5.4.2 抬刀速度和加工时间对击穿延时的影响 |
| 5.4.3 主轴头的振动对排屑效果的影响 |
| 5.5 主轴系统的主动阻尼控制 |
| 5.5.1 主动阻尼控制原理 |
| 5.5.2 主动阻尼控制效果的验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、电火花加工中放电间隙状态的识别技术研究（论文参考文献）
- [1]基于插补字节流的WEDM运动控制器及伺服控制策略研究[D]. 高阳. 太原理工大学, 2021(02)
- [2]桌面式电火花线切割平台与实时控制技术研究[D]. 曹俊. 江南大学, 2021(01)
- [3]割缝电极电火花加工及自适应冲液技术研究[D]. 刘明. 山东大学, 2021(12)
- [4]气体介质中变厚度工件电火花线切割放电状态及实验研究[D]. 周世民. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [5]微细电火花加工电极在线控形机理及关键技术研究[D]. 李晓鹏. 大连理工大学, 2020
- [6]电火花加工状态检测及模糊PID伺服控制系统设计[D]. 孔祥麟. 大连交通大学, 2020(06)
- [7]基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术研究[D]. 张明方. 山东大学, 2020(12)
- [8]便携式电火花机床放电状态检测和伺服控制策略研究[D]. 孟祥鹏. 哈尔滨工业大学, 2020
- [9]基于FPGA的节能型微细电火花加工脉冲电源的设计[D]. 官乐乐. 江南大学, 2020(01)
- [10]大型精密电火花成形加工机床的热态及动态特性研究[D]. 赵朝夕. 哈尔滨工业大学, 2020(01)