[发明专利]一种基于火花放电率的电极损耗实时补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电火花铣削加工中电极损耗实时补偿的方法。

背景技术

航天航空工业中使用了大量的高强度、耐高温材料如钛合金、镍基耐高温合金等，用传统的加工方法对难加工材料进行大体积材料去除时刀具成本很高。电火花铣削加工利用数控系统控制简单管状电极运动，并配以高压冲液，实现了类似于传统铣削加工的电火花分层铣削加工，其目前的加工效率也已经到达了与机械铣削相近的水平，因此在航天航空领域有很大的应用空间。由于电火花铣削依靠极间放电产生的热的复合作用去除材料，工件材料被去除的同时电极也被损耗掉了一部分，因此加工过程中电极在轴向上长度逐渐变短，影响加工精度。电极损耗补偿的精度直接决定着加工精度，因此电极损耗补偿问题是实现电火花铣削加工的关键技术之一。

目前的电极损耗补偿方法主要有离线预测补偿法、在线检测补偿法和在线间歇定点对刀补偿法。离线预测补偿法主要是根据实验经验或数学运算对电极损耗进行预测，但是对未知的加工参数进行预测时误差较大。在线检测补偿法主要是使用探头或者CCD影像成像等方法检测电极长度进行补偿的方法，其实现过程非常繁琐而且需要检测设备。在线间歇定点对刀补偿法通过在加工时中断加工并控制电极到固定点使用电火花接触感知功能检测电极长度变化，从而将测量的电极损耗补偿到接下来的加工程序中，这种补偿方法需要花费较多的时间，降低了加工效率，而且是将上一段程序的电极损耗量补偿到下一段程序中，精度不是太高。

公开号为101982280A的中国发明专利申请是根据放电能量计算电极损耗量，其所采用的虽然称为实时补偿，但是实际上是将一定时间内根据放电能量计算出的损耗量一次性补偿到下一段加工中，这种实时的补偿不是真正的实时补偿，而电极损耗量和电极损耗率有本质的区别。

因此，研发一种简单、可靠、实用的电极损耗补偿方法成为了将电火花铣削应用于难加工材料加工领域的关键。

发明内容

本发明是为了解决现有目前电火花铣削加工中电极损耗补偿不准确导致无法满足加工精度要求和伺服进给不稳定导致加工效率低的问题，本发明提供了一种基于火花放电率的电极损耗实时补偿方法。

一种基于火花放电率的电极损耗实时补偿方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：实时采集极间电压值，并根据极间电压值判断极间是否发生放电，当极间发生放电时，对电火花铣削放电过程中的放电率进行统计获得：

w(te)=∫0ttedtt,]]>

t_e为单次脉冲时间内的放电时间；t为采样时间；w(t_e)为放电率；

步骤二：根据放电率与电极损耗率的关系公式计算实时的电极损耗率η(t_e)，所述的根据放电率与电极损耗率的关系公式为：

η(t_e)＝f(t_e)*w(t_e)，

f(t_e)为放电率与电极损耗率之间的数学关系式；η(t_e)为电极损耗率，

步骤三：电极运动控制系统根据步骤二计算所得电极损耗率η(t_e)调节电极损耗补偿量，从而达到电极损耗补偿实时根据极间放电率进行调整的目的。

本申请所提出的方法与现有的能量补偿电极损耗方法有本质的区别：

(1)所基于的检测方法不同：现有的能量补偿电极损耗方法是通过检测放电功率或电流信号来计算放电能量；而本申请是通过检测极间实时放电电压来计算火花放电率；

(2)补偿的计算方法不同：现有的能量补偿电极损耗方法是根据放电能量计算电极损耗量；而本申请根据火花放电率计算的是电极损耗率，电极损耗率与电极损耗量由本质的区别。