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ELID磨削砂轮的电火花精密整形与氧化膜状态识别

高大晓  
【摘要】: ELID超精密磨削是近几年发展起来的一种超精密磨削方法。本文主要对ELID磨削中砂轮的电火花精密整形技术与砂轮表面氧化膜状态的表征、识别和控制进行了研究。 金属基砂轮的电火花精密整形是ELID磨削核心技术之一。本文通过针状电极试验揭示了脉冲周期对电火花整形的影响规律,并制定了其选择依据。通过电火花整形试验,揭示了电参数和非电参数对整形的影响规律,并对电火花整形的参数进行了选择。建立了基于纳米级微进给的LabVIEW实时监控系统,提出了放电状态鉴别的脉冲放电击穿延时和脉冲平均电流组合方法,并用此方法,通过检测放电电弧占脉冲总数的比例和微进给控制系统实现了放电间隙的实时控制,通过检测空载率实现了砂轮圆度的在线预测,提高了整形效率和整形精度。 研究氧化膜生成机理是实现氧化膜状态表征与控制的基础。本文研究了化学条件、电解条件对氧化膜的影响,通过正交试验对氧化膜的特性进行了分析,揭示了氧化膜的生成机理,建立了其生成过程的理论模型,制定了其生成过程的控制策略。 氧化膜状态表征是对其进行识别和控制的前提。本文通过模拟ELID试验分析了氧化膜的表面形貌、组成成分及其成长特性,实现了氧化膜的结构表征。在氧化膜的信号表征中,提出了用电流表征氧化膜的厚度和法向力表征氧化膜强度,以及两者结合表征氧化膜状态的新方法。进而分别提出了基于多传感器融合的模糊神经网络和法向力与电流之比(Fn/I)对氧化膜状态识别的两种方法。对前一种方法进行了Matlab仿真,仿真结果表明此法能准确地对氧化膜状态进行识别;用后一种方法建立了ELID精密磨削过程的氧化膜状态的识别条件。 分别建立了基于模糊神经网络和Fn/I(法向力与电流之比)的两种氧化膜状态在线识别和控制系统,并进行了对氧化膜主动控制的磨削试验。试验结果表明用前一种方法实现了对氧化膜状态的正确识别和主动控制;后一种方法中Fn/I之值既可当作识别也可当作控制氧化膜状态的判定条件。并且通过两种方法都实现了对工件的高质量磨削。


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