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基于静电驱动的微细电解电火花复合加工脉冲电源研究

王琨宁  
【摘要】:随着微型尺寸产品在各领域的需求增加,微细零部件的加工受到越来越多的关注,微细电解电火花复合加工因无需考虑材料的硬度、强度和导电性而在微细加工中得到了广泛应用。本文针对微细电解电火花复合加工中间隙控制存在的问题提出了基于静电驱动的微细电解电火花复合加工新方法,该方法使用平面薄金属片作为电极,在静电力的驱动下实现微进给,突破了传统伺服进给技术的局限,同时可以提高加工效率、加工质量和加工过程的稳定性。在总结国内外电解电火花复合加工研究现状,分析现存问题的基础上,提出了基于静电驱动的微细电解电火花复合加工方法,介绍了该方法的基本原理,分析了静电驱动微进给和脉冲电源自适应放电的新机理。总结了该方法的特点及优势,并针对其固有电容大的特点,设计了含消电离回路的主放电回路;针对其电极厚度薄容易烧毁的问题,设计了跳变边缘检测电路进行放电状态的快速识别;针对其加工过程中无需机床频繁移动的特点,设计了卡尔曼自适应滤波算法,使滤波后的放电状态曲线更加平滑。完成了根据加工机理进行方案设计、算法设计和软硬件调试的过程。在脉冲电源与放电状态检测系统软硬件的基础上,对静电驱动电解电火花复合加工进行了实验研究。通过实验数据分析了脉冲电源电参数对加工效率和加工质量的影响,优化了实际加工中的电源参数;研究了卡尔曼自适应滤波算法中测量噪声方差对滤波效果的影响,选择了适用于实际加工的滤波参数;研究了跳变边缘检测电路中参考电压设定值对加工性能的影响,选择了兼顾加工效率和加工质量的电压参数;经过大量实验总结,对静电驱动电解电火花复合加工在实际使用中的特性和优势进行了分析。在掌握基本工艺规律,优化实验参数,验证软硬件系统实用性和可靠性的基础上,进行了微二维结构和阵列圆柱的加工实验,验证了该方法的实用性及其在微细加工中特有的优势。


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