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《大连理工大学》 2000年
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基于人工神经网络的可控电解珩磨加工金属去除模型研究

王彤波  
【摘要】: 可控电解珩磨加工技术是以计算机实时控制电解珩磨过程中工件表面扫描 的电解电场强度,从而调控各点的金属去除速度,同时实现高几何精度与高表 面质量的精密加工方法。本文在对可控电解珩磨加工技术进行研究的基础上, 应用人工神经网络理论,建立可控电解珩磨加工中电解电流和电解间隙等加工 参数与金属去除速率之间的关系,建立一定加工条件下的金属去除模型。 以法拉第定律为基础,研究可控电解珩磨加工的基本原理及金属去除机理, 分析、讨论影响加工精度的主要原因。结合可控电解珩磨加工的基本原理,提 出电解电流的开环控制及电解电流闭环控制,并给出准稳态加工及动态加工中 金属去除规律的基本数学模型。 根据加工试验的需要,建立可控电解珩磨加工工艺系统。能够保证阴极扫 描加工工件的全部表面,保证电解液的循环流动,保证电解间隙的任意调节等 功能。设计了基于不完全微分PID算法的可控电解珩磨电流闭环控制方法,研 制了电解电流获得、放大以及计算机采集通道,并编制相应的控制程序。 电解液作为电解电流的导电介质,是影响加工生产率、加工精度及工件表 面质量的主要因素。通过分析、比较及大量的加工试验,配制化学成份不同的 五种电解液。确定不同电解间隙、电解电流、珩磨油石压力等加工参数对工件 的金属去除速率和电流效率的影响,给出满足加工要求所对应各电解参数的理 想范围。 根据人工件神经网络强大的非线性建模能力,建立准稳态加工及动态条件 下的金属去除规律模型,并通过典型工件的加工试验,验证所建模型的正确性。 研究可控电解珩磨动态加工中电压一电流的动态响应规律,揭示了动态加工中 电解电流-金属去除响应过程中存在的“通延断止”现象。试验结果表明,考 虑“通延断止”影响后金属工件的加工精度有很大的提高。 可控电解珩磨加工技术的金属去除实用模型是已知施电电流I(x)求解电解 加工的金属去除量H(x),而在实际加工中往往是已知工件表面的误差与余量分 布E(x),反求出工件表面所应施加的电解电流分布I(x),然后再按照所求出的 电解电流分布I(x)对工件进行加工实验。本文依据 B-P网络技术建立已知 E(X)反求I(x)的实用模型,并编制相应的电解电流I(x)反求程序。 依据所建立的基于神经网络的可控电解珩磨加工金属去除模型,在加工系 统上对典型工件进行加工实验。实验结果表明,加工工件的的尺寸精度可控制 在3仰以内,工件的表面粗糙度犬口<0刀38仰。通过加工实验可以得出,该系 统具有较高的加工精度及加工稳定性,能满足实际生产的要求,因此该技术作 为一种特种加工方法具有良好而广泛地应用前景。
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