電火花成形加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、電火花成形加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢秦勇王霖張建華張勤河霍孟友山東大學張代林李磊摘 要 :介紹了電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ,綜合評述了電火花成形加工技術(shù)在加工理論 、加工設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進 、加工工藝 、數(shù)控系統(tǒng) 、操作安全與環(huán)境保護等方面的發(fā)展趨勢 。關(guān)鍵詞 :電火花成形加工 ,發(fā)展趨勢present status and development trends of edmqin yongwang linzhang j ianhuaet alabstract : the present status of electro2discharge machining ( edm) technolog

2、y is introduced ,and the development trends of edm technology including its machining theory ,structure improvement of machining equipments ,machining process ,cnc system , working security and environment protection are summarized.key words : electro2discharge machining( edm) , development trend術(shù)領(lǐng)域

3、不可或缺的重要組成部分 。尤其是進人 20世紀 90 年代后 ,隨著信息技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 、航空和 航天技術(shù) 、材料科學技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展 ,電火花 成 、形加工技術(shù)也朝著更深層次 、更高水平的方向發(fā) 展 ;雖然一些傳統(tǒng)加工技術(shù)通過自身的不斷更新發(fā)展以及與其它相關(guān)技術(shù)的融合 ,在一些難加工材料 加工領(lǐng)域 (尤其在模具加工領(lǐng)域) 表現(xiàn)出了加工效率1 引言作為先進制造技術(shù)的一個重要分支 ,特種加工技術(shù) ,尤其是電火花加工技術(shù) ,自 20 世紀 40 年代開 創(chuàng)以來 ,歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展 ,已成為先進制造技收稿日期 :2001 年 7 月(3) 機床技術(shù)隨著數(shù)控系統(tǒng) 、關(guān)鍵功能部件 、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

4、的完善與發(fā)展 ,多軸聯(lián)動 、多面切削的 高速加工中心 、集銑 、車功能為一體的復合加工中心等先進機床技術(shù)將進一步實用化 ; 各類數(shù)控專用高效加工機床的應(yīng)用將更為普遍 ; 激光技術(shù)將更為廣 泛地應(yīng)用于機械成形加工 、切割加工領(lǐng)域 ;機床數(shù)控系統(tǒng)將具有網(wǎng)絡(luò)化通訊與生產(chǎn)功能 ,從而可進一步 提高數(shù)控機床的利用率 ;(4) 自動生產(chǎn)線技術(shù) 自動生產(chǎn)線將由各類高 速加工中心組成 ;柔性制造 、敏捷制造工程技術(shù)將獲得快速發(fā)展 。(5) 測量技術(shù) 隨著高速加工系統(tǒng)工程技術(shù)的 廣泛應(yīng)用 ,數(shù)字化 ccd 、激光圖形處理等先進測量技 術(shù)以及隨機在線高速測量技術(shù)等將廣泛應(yīng)用于柔性數(shù)控生產(chǎn)線及數(shù)控專用高效加工機床上

5、 。(6) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 在不斷進步的計算機技術(shù)支持 下 ,將大力發(fā)展寬帶網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 。新基金 、國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項目等重大科技計劃 ,將有力推動我國機械制造綜合技術(shù)水平的提高 。 由于高速加工技術(shù)可為機械制造企業(yè)快速響應(yīng)和滿足市場需求提供強有力的技術(shù)支持 ,因此必將在國內(nèi)機械制造企業(yè)中得到快速推廣 。高速加工技術(shù)的 開發(fā)與應(yīng)用必須集成 、優(yōu)化多種學科領(lǐng)域的知識實施系統(tǒng)技術(shù)工程 。社會主義市場經(jīng)濟環(huán)境的不斷完 善以及企業(yè)家對參與全球化市場競爭認識的不斷深 化 ,不僅可促進企業(yè)轉(zhuǎn)制和產(chǎn)業(yè) 、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整與 優(yōu)化 ,同時也為高速加工技術(shù)在企業(yè)中的推廣應(yīng)用展現(xiàn)了廣闊的前景 。參考文獻1艾 興

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7、創(chuàng)所 ,610056 成都市二環(huán)路東一段 16 號編輯 :張 憲22工 具 技 術(shù)高等優(yōu)勢 ,但這些技術(shù)的應(yīng)用沒有也不可能完全取代電火花成形加工技術(shù)在難加工材料 、復雜型面 、模 具等加工領(lǐng)域中的地位 。相反 ,電火花成形加工技術(shù)通過借鑒其它加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗 ,正不斷向微 細化 、高效化 、精密化 、自動化 、智能化等方向發(fā)展 。率 、高精度 、低損耗 、微細化 、自動化 、安全 、環(huán)保等 。3. 1電火花成形加工理論的發(fā)展趨勢近年來 ,電火花成形加工的基礎(chǔ)理論研究尚未 取得實質(zhì)性進展 ,雖然一些學者對加工過程的放電痕跡 、材料蝕除原理等提出了一些新看法 ,但在電火花加工機理研究方面并未取得

8、重大突破 。較為活躍 的研究領(lǐng)域主要集中在加工工藝理論和控制理論方 面 。在加工工藝理論研究方面 ,研究熱點主要是如 何提高電火花成形加工的表面質(zhì)量和加工速度 ,降 低損耗 ,拓展電火花加工的范圍 ,以及探索復雜 、微 細結(jié)構(gòu)的加工方法等 。通過將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn) 實踐 ,全面提高了電火花成形加工的加工性能 。在控制理論研究方面 ,智能控制一直是研究重點 。國 內(nèi)外生產(chǎn)的新型電火花成形加工機床大多采用了智 能控制技術(shù) ,此項技術(shù)的應(yīng)用使機床操作更容易 ,對 操作人員要求更低 。同時 ,智能控制系統(tǒng)具有自學 習能力 ,可在線自動監(jiān)測 、調(diào)整加工過程 ,以實現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制 。 雖然電火花

9、成形加工的理論研究在基礎(chǔ)理論 、加工工藝理論 、控制理論等方面都有一定發(fā)展和提 高 ,但加工工藝理論 、控制理論要得到更進一步全面 發(fā)展 ,就必須在整個放電過程機理的研究上有所突破 。因此 ,電火花成形加工理論研究的發(fā)展趨勢將 是在進一步探討加工工藝理論和控制理論 ,提高電 火花成形加工的加工性能及加工范圍 ,取得更好控 制效果的同時 ,重點研究放電過程的機理 。電火花成形加工機理研究未取得突破性進展的主要原因除放電過程本身的復雜性 、隨機性外 ,還由 于研究方法及手段缺乏創(chuàng)新性 。因此 ,有必要借鑒 其它研究領(lǐng)域的成功經(jīng)驗 ,引入先進的研究方法和 試驗技術(shù) ,克服傳統(tǒng)研究方法的局限性 ,深入

10、剖析和 揭示整個放電過程的內(nèi)在本質(zhì) ,建立可客觀反映放電過程規(guī)律的理論模型 ,以指導電火花成形加工工 藝理論和控制理論的研究 ,而計算機仿真技術(shù)可能 是實現(xiàn)這一過程的有效工具 。3. 2電火花成形加工設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進借鑒現(xiàn)代切削加工機床的發(fā)展經(jīng)驗 ,電火花成 形加工設(shè)備向數(shù)控化方向發(fā)展是一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢 。一方面應(yīng)以高精度 、高速度 、自動化為追求目 標 ,以技術(shù)優(yōu)勢占領(lǐng)市場 ;另一方面應(yīng)充分考慮設(shè)備 的性能價格比 ,通過對機床功能的合理定位 ,進行結(jié) 構(gòu)改進和模塊化設(shè)計 ,采用開放性的數(shù)控系統(tǒng) ,提高 機床設(shè)計的合理性 ,以最低的價格和足夠的功能向2電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀目前 ,在電火

11、花加工基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域 ,由于放 電過程本身的復雜性 、隨機性以及研究手段缺乏創(chuàng) 新性 ,迄今尚未取得突破性進展 。但在加工工藝和 控制理論研究領(lǐng)域 ,由于研究成果可直接應(yīng)用于生 產(chǎn)實踐 ,因此已成為目前電火花成形加工技術(shù)研究 中較為活躍的領(lǐng)域 ,其研究熱點主要集中在高效加 工技術(shù) 、高精密加工技術(shù) (如鏡面加工技術(shù)) 、低損耗 加工技術(shù) 、微細加工技術(shù) 、非導電材料加工技術(shù) 、電 火花表面處理技術(shù) 、智能控制技術(shù) (如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 技術(shù) 、模糊控制技術(shù) 、專家系統(tǒng)等) 以及操作安全 、環(huán) 境保護等方面 。在工藝設(shè)備開發(fā)方面 ,目前的新型 電火花成形加工機床在加工功能 、加工精度 、自動化 程

12、度 、可靠性等方面已全面改善 ,許多機床已具備了 在線檢測 、智能控制 、模塊化等功能 ,已不再是傳統(tǒng) 意義上的特種加工機床 ,而更像切削加工中的數(shù)控 機床甚至加工中心 。3 電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢先進制造技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)市場競爭的 加劇對電火花成形加工技術(shù)提出了更高要求 ,同時 也為電火花成形加工技術(shù)加工理論的研究和工藝開 發(fā) 、設(shè)備更新提供了新的動力 。今后電火花成形加 工的加工對象應(yīng)主要面向傳統(tǒng)切削加工不易實現(xiàn)的 難加工材料 、復雜型面等加工 ,其中精細加工 、精密 加工 、窄槽加工 、深腔加工等將成為發(fā)展重點 。同 時 ,還應(yīng)注意與其它特種加工技術(shù)或傳統(tǒng)切削加工 技術(shù)的復合

13、應(yīng)用 ,充分發(fā)揮各種加工方法在難加工 材料加工中的優(yōu)勢 ,取得聯(lián)合增值效應(yīng) 。相對于切 削加工技術(shù)而言 ,電火花成形加工技術(shù)仍是一門較 年輕的技術(shù) ,因此在今后的發(fā)展中 ,應(yīng)借鑒切削加工 技術(shù)發(fā)展過程中取得的經(jīng)驗與成果 ,根據(jù)電火花成 形加工自身的技術(shù)特點 ,選用適當?shù)募庸だ碚?、控制 原理和工藝方法 ,并在已有成果的基礎(chǔ)上不斷完善 、 創(chuàng)新 。電火花成形加工機床向數(shù)控化方向發(fā)展的趨 勢已不可逆轉(zhuǎn) ,但應(yīng)注意不可盲目追求“大而全”,應(yīng) 以市場為導向 ,建立具有開放性的數(shù)控體系 。總體而 言 ,電火花成形加工技術(shù)今后的發(fā)展趨勢應(yīng)是高效232002 年第 36 卷 1用戶提供可滿足不同加工需要的各

14、類電火花成形加工機床 。受現(xiàn)代切削加工技術(shù)發(fā)展的沖擊 ,以前適合采 用電火花加工的一部分加工領(lǐng)域已逐步為切削加工方式所替代 。但是 ,現(xiàn)代科技的發(fā)展對零件的制造精度提出了更高要求 ,各種高性能材料的應(yīng)用日益 廣泛 ,同時 ,一些零件結(jié)構(gòu)趨于復雜化 、微型化 、薄型 化 ,這都使切削加工技術(shù)在某些加工領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制 ,而這些恰好是電火花成形加工的技術(shù)優(yōu)勢 ,也是其具有生存空間和發(fā)展?jié)摿Φ默F(xiàn)實依據(jù) 。 為全面推動電火花成形加工設(shè)備的技術(shù)進步 ,在采用先進控制系統(tǒng)的同時 ,機床結(jié)構(gòu)的設(shè)計也需 要進一步完善 ,其主要發(fā)展方向表現(xiàn)在以下兩方面 :(1) 直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用 電火花成形加工設(shè)備采用直線

15、電機伺服系統(tǒng)可使加工性能獲得明顯改善 ,具體表現(xiàn)為 : 可實現(xiàn)軸 的直接直線運動 ,省去絲杠 螺母傳動環(huán)節(jié) ,從而保 證軸的高速運動 ; 采用直線電機與滑板一體化結(jié)構(gòu) ,可消除滑板與電機之間因存在中間環(huán)節(jié)而引起 的機械響應(yīng)滯后現(xiàn)象 ,提高系統(tǒng)的靈敏度 ,縮短動態(tài) 響應(yīng)時間 ,保證加工過程的穩(wěn)定性 ; 直線電機伺服 系統(tǒng)的運動方式?jīng)Q定了其位置檢測環(huán)節(jié)必須采用直 線位置反饋元件 ,實現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接位置檢測 ,從而構(gòu)成一個全閉環(huán)系統(tǒng) ,保證加工過程的高精度 及精度保持性 。目前 ,直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用在深窄 、 微小型腔加工及模壓零件一模多腔加工方面具有明 顯的技術(shù)優(yōu)勢 。但是 ,這些技術(shù)優(yōu)勢要真

16、正實現(xiàn) ,除 需結(jié)合電火花成形加工放電過程特性 ,解決直線伺服系統(tǒng)本身的技術(shù)難題外 ,還必須解決一系列與直 線伺服系統(tǒng)配套的相關(guān)技術(shù) ,如直線運動系統(tǒng)的動 力平衡 、工作臺的結(jié)構(gòu)改進等 。(2) 機床運動方式的改進 突破現(xiàn)有電火花成形加工機床運動方式的局限性 ,是發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢 、推動其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一重要 途徑 。借鑒現(xiàn)代切削加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗 ,可在機 床主要的加工成形運動基礎(chǔ)上引入圓周運動 ,特別 是采用多軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)與多種直線運動協(xié)調(diào)組合成多 種復合運動方式 ,以適應(yīng)不同種類工件的加工要求 , 擴大電火花成形加工的加工范圍 ,提高其在精密加工方面的比較優(yōu)勢和技術(shù)效益 。目前 ,國內(nèi)外許多

17、電火花成形加工機床在運動方式上作了一些改進 , 如瑞士阿奇公司生產(chǎn)的 agif mondo star20 ( 50) 機床擁有 equimode 功能 ,能實現(xiàn)空間任何方向的 半球平動 ,這種平動功能在實際加工中具有很高實用價值 。但目前電火花成形加工機床增設(shè)的運動方式還較為單一 ,應(yīng)用范圍有限 。電火花成形加工要 在加工精度 、加工效率 、加工范圍等方面取得重大突破 ,一個重要的發(fā)展方向就是對機床成形運動方式 的創(chuàng)新和多樣化 。最近 ,日本東京大學余組元博士 、 增澤隆久教授等提出了電極等損耗概念 ,即通過對 加工路徑的合理規(guī)劃 ,可使電極損耗處于等損耗狀 態(tài) ,從而使電極損耗的補償變得極為

18、簡單 。這一概念的提出為電火花成形加工運動方式的改進提供了 必要的理論依據(jù) 。當然 ,由此產(chǎn)生的機床結(jié)構(gòu)改變 及其相關(guān)技術(shù)理論的研究還需進一步深入與完善 , 甚至有可能發(fā)展出一種全新的加工理論 。此外 ,機床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計必須充分考慮環(huán)境保護以及人 機協(xié)調(diào)性 ,借助先進的設(shè)計方法和手 段 (如 cad 、有限元分析等) 對機床結(jié)構(gòu)進行全面優(yōu) 化設(shè)計 ,充分提高機床結(jié)構(gòu)的先進性和合理性 。3. 3電火花成形加工工藝的發(fā)展趨勢通過對電火花成形加工機理的研究 ,進一步揭 示放電過程的內(nèi)在規(guī)律 ,并以此為指導 ,推動電火花成形加工工藝向高效率 、高精度 、低損耗方向發(fā)展 ,同時還應(yīng)注意微細化加工方面的

19、發(fā)展 。(1) 加工過程的高效化 加工過程的高效化不僅體現(xiàn)在通過改進電火花加工伺服系統(tǒng) 、控制系統(tǒng) 、工作液系統(tǒng) 、機床結(jié)構(gòu)等 , 減少上述因素對電火花成形加工效率的影響 ,在保 證加工精度的前提下提高粗 、精加工效率 ,同時還應(yīng) 盡量減少輔助時間 (如編程時間 、電極與工件定位時 間 、維修時間等) ,這就需要增強機床的自動編程功能 ,擴展機床的在線后臺編程能力 ,改進和開發(fā)適用 的電極與工件定位裝置 ;在機床維護方面 ,應(yīng)增強機 床的多媒體功能和在線幫助功能 ,對于常見故障 ,操 作人員可直接根據(jù)計算機提示實現(xiàn)故障排除 ,同時 這也有利于增強機床的可操作性和操作人員的操作技能 。(2) 加

20、工過程的精密化 通過采用一系列先進加工技術(shù)和工藝方法 ,目前電火花成形加工精度已有全面提高 ,有的已可達 到鏡面加工水平 。但從總體來看 ,先進技術(shù)在實際 生產(chǎn)中的應(yīng)用還不夠成熟和廣泛 ,因此有必要全面推動已有先進技術(shù)的進一步完善及向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā) 展 。在保證加工速度 、加工成本的前提下 ,使電火花 成形加工的精度水平進一步提高 ,使電火花成形加 工成為一些主要 零 件 、關(guān) 鍵 零 件 的 最 終 加 工 方 式 。 同時 ,對加工精度的衡量不能僅僅局限于工件的尺24工 具 技 術(shù)寸精度和表面粗糙度 ,還應(yīng)包括型面的幾何精度 、變質(zhì)層厚度以及微觀裂紋 、氧化 、銹蝕等 。(3) 加工過程的微

21、細化 電火花成形加工的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域是窄槽 、深腔 、微細零件的加工 ,因此加工過程的微細化是今 后一個重要的發(fā)展方向 。電火花微細加工機理與常 規(guī)電火花成形加工相同 ,但有自身的工藝特點 :每個 脈沖的放電能量很小 ,工作液循環(huán)困難 ,穩(wěn)定的放電間隙范圍小等 ?；谶@些工藝特點 ,微細電火花成 形加工的加工裝置 、工作液循環(huán)系統(tǒng) 、電極制備等必 然與常規(guī)電火花成形加工有很大區(qū)別 。因此 ,需要 重點研究非機械作用力及其干擾對加工過程的影響 等 ,進一步提高加工效率 、加工精度及加工過程的穩(wěn)定性 。(4) 應(yīng)用范圍的擴大目前 ,電火花成形加工不僅可加工各種導電金 屬材料和復雜型腔 ,還能實現(xiàn)

22、對半導體材料 、非導電 材料的加工 ,并取得了較好的加工效果 。同時 ,電極材料的種類也不 斷 增 多 。這 方 面 的 主 要 發(fā) 展 趨 勢 為 :進一步研究半導體材料 、非導電材料的放電加工 機理 ,促進其加工效率 、加工精度 、加工過程穩(wěn)定性 的提高 ,擴大可加 工 材 料 的 范 圍 ; 除 加 工 復 雜 型 腔 外 ,進一步實現(xiàn)對三維型腔 、復雜型面的加工 ; 研制性能優(yōu)越的新型電極材料 。3. 4電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部分 ,其性能的提 高不僅可直接改善加工效率 、加工精度和加工穩(wěn)定 性 ,同時也是擴大加工范圍 、實現(xiàn)復雜精密加工的重要途徑 。

23、先進數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用可為電火花成形加工 帶來顯著的經(jīng)濟效益和廣闊的發(fā)展前景 ,已成為衡 量電火花成形加工技術(shù)水平的重要標志 。電火花成 形加工在數(shù)控系統(tǒng)方面的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下 幾方面 :(1) 建立基于 pc 機的開放式數(shù)控體系 具有開放性的數(shù)控體系是當前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展主流 , 而 pc 機自身的特點決定了它是一種標準的 開放性結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 。pc 機技術(shù)的迅速發(fā)展及性能價 格比的不斷提高為數(shù)控系統(tǒng)提供了優(yōu)越的軟硬件平 臺 、更友好的人機接口和在線實時控制功能 。與以前的數(shù)控系統(tǒng)相比 , 基于 pc 機的數(shù)控系統(tǒng)具有以 下優(yōu)點 : 系統(tǒng)具有更高的集成度和可靠性 ; 資源 豐富 ,適于產(chǎn)品開發(fā)

24、; 控制功能強大 ,形式多樣 ,可 實現(xiàn)多機控制 、多目標控制 ; 系統(tǒng)具有更高柔性 。 目前應(yīng)用于數(shù)控機床的基于 pc 機的數(shù)控系統(tǒng)多為專用型結(jié)構(gòu) ,雖具有結(jié)構(gòu)較簡單 、技術(shù)較成熟 、開發(fā)成本較低等優(yōu)點 ,但隨著技術(shù)的進一步發(fā)展 ,其軟 、 硬件具有封閉性的缺點愈益明顯 。例如 ,這種結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)很難及時應(yīng)用計算機技術(shù)的最新成果 ; 不同系統(tǒng)之間很難相互兼容 ; 用戶不易增設(shè)或改進 適合自身實際的專用功能 ; pc 機資源利用率低 ,難 以完全發(fā)揮 pc 機的優(yōu)勢 ; 控制系統(tǒng)功能不完善等 。 針對上述缺陷 , 建立基于 pc 機的電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)將重點放在以下幾方面 :模塊化 系

25、統(tǒng)應(yīng)根據(jù)開放性數(shù)控體系的統(tǒng)一 規(guī)則建立模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,通過對電火花成形加 工的系統(tǒng)研究 ,精選必要的功能 ,擴充可選功能 ,剔 除不必要的功能 。同時各模塊應(yīng)具有標準化的應(yīng)用程序接口 ,不同的模塊可運行于不同的系統(tǒng)平臺 ,相 互之間應(yīng)具有協(xié)調(diào)工作的能力 ?？s放性 用戶可根據(jù)自己的加工要求 ,通過 增添 、剔 除 特 定 的 功 能 模 塊 , 實 現(xiàn) 用 戶 的“專 用 系 統(tǒng)”?；Q性 具有相似功能及可靠性水平的模塊 之間可以相互替換 。充分利用 pc 機資源來開發(fā)性能優(yōu)異的數(shù)控系 統(tǒng)將是電火花成形加工的一個重要發(fā)展趨勢 。(2) 實現(xiàn)加工過程控制的智能化 提高電火花成形加工過程的自動化

26、是該加工技術(shù)發(fā)展的必然趨勢 。由于電火花成形加工是在復雜 環(huán)境下基于復雜任務(wù)對復雜對象的控制 ,傳統(tǒng)的控 制系統(tǒng)已不能滿足自動化加工的要求 ,因此需要建 立多輸入 、多輸出的控制系統(tǒng) ,智能控制將是解決此類復雜問題的有效途徑 。智能控制系統(tǒng)具有自學習 和自適應(yīng)功能 ,能自主調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu) 、參數(shù)和 方法 ,進行決策規(guī)劃和廣義問題求解 。它就如同一 個有經(jīng)驗的操作者 ,可通過對加工信息的定性刻劃 , 模擬熟練操作者的思維方式 ,根據(jù)當前的加工狀態(tài)調(diào)整加工參數(shù) ,進而實現(xiàn)提高加工效率 、加工精度 、 加工過程穩(wěn)定性以及簡化操作過程 ,拓寬加工范圍 的目的 。加工過程 的 智 能 控 制 主 要

27、 包 括 三 方 面 內(nèi) 容 : 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ; 模糊控制 ; 專家系統(tǒng) 。雖然智能控制系統(tǒng)在電火花成形加工中得到了 大量應(yīng)用 ,但仍有許多不完善之處 ,主要需解決以下問題 : 根據(jù)不同加工要求確定工具電極與工件加 工表面之間的合理間隙和合理加工參數(shù) ; 開發(fā)能 根據(jù)加工過程中間隙狀態(tài)的改變而自適應(yīng)變化的脈 沖電源 ; 工作液的合理選用及其對加工過程的影 響 ; 降低各種干擾對加工過程的影響 。針對以上252002 年第 36 卷 1問題 ,電火花成形加工智能控制系統(tǒng)應(yīng)重點研究和應(yīng)用以下技術(shù) :專家系統(tǒng)的應(yīng)用 由于電火花成形加工的復雜性 ,操作人員需要熟練掌握數(shù)控編程技術(shù) 、加工規(guī)準選擇

28、 、電極損耗補償?shù)燃夹g(shù)和相關(guān)知識 ,其中任何一個環(huán)節(jié)的欠缺都 將造成加工過程的缺陷或失敗 。采用專家系統(tǒng)可以 較好解決這一問題 。專家系統(tǒng)的建立及功能的完善需要根據(jù)電火花成形加工的特點 ,結(jié)合多年來的試 驗研究成果及實際操作經(jīng)驗 ,不斷充實 、改進專家系 統(tǒng)知識庫 ,細化推理過程 ,建立良好的人機接口 ,從 而根據(jù)不同的加工要求 ,實現(xiàn)加工參數(shù)優(yōu)化及加工 過程中的在線實時調(diào)整 ,達到降低操作難度 、實現(xiàn)高效率 、高精度和穩(wěn)定加工的目的 。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 雖然專家系統(tǒng)可使計算機控制系統(tǒng)具有類似人類專家的解決問題的能力 ,但其在知識的獲取方面 存在困難 ,自學能力差 。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種通

29、過利用計算機對人類大腦功能進行抽象 、簡化和模擬 而建立的高度非線性系統(tǒng) ,它具有自組織 、自學習 、 容錯性和并行處理信息的能力 ,特別適合處理復雜 問題 ,是對專家系統(tǒng)的有力補充 。目前 ,人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)已有多種不同的結(jié)構(gòu)模型 ,今后應(yīng)將多種結(jié)構(gòu)模型合理結(jié)合 ,充分發(fā)揮人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自 身優(yōu)勢 ,與專家系統(tǒng) 、模糊控制技術(shù)互相取長補短 , 提高對放電狀態(tài) 、加 工 效 率 、放 電 位 置 等 的 預(yù) 測 精 度 ,提高在線實時控制效果 ,推動電火花成形加工過 程控制向更高層次發(fā)展 。模糊控制技術(shù)的應(yīng)用 模糊控制技術(shù)是在模糊集合論 、模糊語言變量及模糊邏輯推理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

30、先進計算 機控制技術(shù) ,通過輸入少量參數(shù) ,模糊控制系統(tǒng)即可 自動選擇最優(yōu)參 數(shù) , 自 動 監(jiān) 控 加 工 過 程 , 實 現(xiàn) 自 動化 、最優(yōu)化控制 。此外 ,將自適應(yīng)和學習能力引入模 糊控制系統(tǒng) ,可實現(xiàn)對模糊控制規(guī)則 、隸屬函數(shù)和模 糊量化在控制中的自動調(diào)整和完善 。由于電火花成 形加工機理尚未得到充分認識 ,因此模糊控制技術(shù) 在電火花成形加工中的應(yīng)用還 存 在 許 多 不 完 善 之 處 ,需要進一步深入研究 ,如 : 模糊集合隸屬函數(shù)的求取 、模糊控制參數(shù)調(diào)整的優(yōu)化方法 、用模糊方法對 加工狀態(tài)建模 、模 糊 預(yù) 測 的 設(shè) 計 、運 算 速 度 的 提 高 等 。有必要進一步完善

31、模糊控制與自適應(yīng)控制 、人 工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、專家系統(tǒng)的結(jié)合 ,充分發(fā)揮各種控制方 法的優(yōu)勢 ,以解決上述難題 ,實現(xiàn)高效率 、高精度 、低損耗 、穩(wěn)定的加工過程控制 。為了緊跟先進制造技術(shù)的發(fā)展步伐 ,應(yīng)將最先 進的人工智能技術(shù)引入電火花 成 形 加 工 過 程 控 制中 ,利用各種控制技術(shù)的特點與優(yōu)勢 ,研制智能化 、模塊化的電火花成形加工機床的控制部件和執(zhí)行機 構(gòu) ,促進電加工產(chǎn)業(yè)的全面技術(shù)進步 。3. 5操作安全與環(huán)境保護隨著科技進步和人類文明的發(fā)展 ,人們對工作 條件的改善和環(huán)境保護的要求越來越高 。電火花成形加工由于其自身特點 ,在加工過程中不可避免地 會產(chǎn)生工作液飛濺 、煙霧 、噪聲

32、 、電磁輻射 、有害氣體 等不安全因素和污染 ,對操作者人身安全及環(huán)境的 危害不可忽視 。因此 ,為保證電加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 ,必須根據(jù)“綠色制造”原則 ,實現(xiàn)資源的最有效 利用和廢棄物的最低限度產(chǎn)生與排放 。具體應(yīng)采取 以下措施 : 封閉的機床工作區(qū) 。這有利于改善工作液 、煙霧 、電磁輻射等對人體 、機床 、工作環(huán)境的污 染 ,有利于操作過程中防止觸電危險以及對有害氣 體的集中處理排放 ; 替代性技術(shù)的運用 。例如 ,為減少使用工作液所造成的環(huán)境污染 ,可在保證加工 效率 、加工精度 、加工成本以及加工過程穩(wěn)定性的前提下 ,盡量選用污染物較小的工作液 ,同時應(yīng)大力研究 、開發(fā)不使用工作液

33、的成形加工技術(shù) ; 廢棄物的 后處理 。對于加工中產(chǎn)生的廢液 、廢氣必須經(jīng)過處理后才能排放 。需要特別指出 ,對加工過程產(chǎn)生的 污染物的合理處理 ,不僅有利于提高工作的安全性 、 減少環(huán)境污染 ,還有利于改善操作者的工作環(huán)境 ,使操作者工作時心情愉快 ,這對于提高電加工產(chǎn)業(yè)的 社會形象和市場競爭力也是十分有益的 。4結(jié)語電火花成形加工技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域占有重要地 位 ,是實現(xiàn)難加工材料 、復雜零件精密加工的有效手 段 。研究人員應(yīng)借 鑒 其 它 加 工 技 術(shù) 發(fā) 展 的 成 功 經(jīng) 驗 ,揚長避短 ,充分利用現(xiàn)代科技發(fā)展的相關(guān)成果 , 在深入研究電火花放電機理的基礎(chǔ)上 ,指導電火花 成形加工工

34、藝理論和控制理論的研究 ,改善機床結(jié) 構(gòu)和設(shè)計方法 ,建立基于 pc 機的開放性數(shù)控體系 , 實現(xiàn)智能控制技術(shù)與電火花成形加工技術(shù)的有機結(jié) 合 ,同時高度重視操作安全和環(huán)境保護 ,全面推動電 火花成形加工技術(shù)更快發(fā)展 。參考文獻1 劉晉春 ,趙家齊 . 特種加工 . 北京 :機械工業(yè)出版社 ,19942 張建華 . 聚晶金剛石的成形加工新技術(shù)及機理研究 . 山東26工 具 技 術(shù)金剛石表面鍍覆金屬的性能研究 3張鳳林魏昕王成勇廣東工業(yè)大學摘 要 :對人造金剛石表面進行鹽浴鍍 ti 和化學鍍 ni 、cu 處理后 ,用 sem 觀測鍍后金剛石的表面形貌及鍍層 界面 ,并測試分析了鍍后金剛石的抗壓

35、強度和抗熱蝕能力 。結(jié)果表明 ,鹽浴鍍 ti 的鍍層與金剛石的結(jié)合界面比化 學鍍層更為致密 ;經(jīng)化學鍍后的金剛石抗壓強度明顯提高 ,鍍 ti 和鍍 ni 的金剛石抗熱蝕能力較好 。關(guān)鍵詞 :金剛石 , 鹽浴鍍 , 化學鍍 , 抗壓強度 , 抗熱蝕能力research on perf ormance of metal2plated dia mondszhang fenglinwei xinwang chengyongabstract : the morphology of plated diamond and the interface of plating layer and diamond

36、are examined by sem after thediamonds were treated with salt2bath ti2plating and electroless ni and cu plating. the compression strength and the capability of heat2etching resistance of the diamonds are measured and analyzed. the results show that the interface of diamond and sal2t bath plating laye

37、r is closer than those of elecrtoless plating metal layer. the compression strength of electroless plating diamond is in2 creased obviously , and the heat2etching resistance of ti2plating and the ni2plating diamonds are better than cu2plating diamond.key words : diamond , salt2bath plating , electroless plating , compression strength , capability of heat2etching resis2tance金屬的方法來降低金剛石與基體的界面能 ,并通過這層金屬與結(jié)合劑形成穩(wěn)定的化學冶金結(jié)合 ( 金屬 結(jié)合劑 、陶瓷結(jié)合劑) 。目前采用較多的鍍覆金屬包括 ti 、cr 、v 、w 等碳化物形成元素以及 ni 、cu