数控短电弧加工机床工具电极损耗规律分析及在线补偿

【摘要】：短电弧加工技术是近20年逐步发展起来的，该技术的研究已攻克了许多困难，取得了很大成就。目前就此项技术的机理研究仍然处于发展研究阶段，所以在分析研究其加工机理时还需做大量的工作。 本文针对数控短电弧工具电极损耗问题进行机理研究分析，进而提出一些损耗补偿方案，并对各个方案进行可行性分析后，最终确定采用光栅尺位移传感器与脉冲计数器相结合的方式对当前工具电极的损耗进行检测和采集数据，采用正交试验与单因素试验对工具电极损耗的影响因素进行分析研究，作出相应的试验数据表与曲线图，根据规律现象找出工具电极损耗的主要原因。确定损耗补偿方案——工具电极损耗在线补偿。在线补偿之前对短电弧加工机床和上位机程序进行优化改进，在上位机操作界面添加补偿功能窗口，编写补偿程序，使其能够达到短电弧加工时对工具电极进行在线检测与在线损耗补偿功能。补偿的目的是提高加工工件的尺寸精度、表面粗糙度、工件总体加工质量及加工效率，同时减轻操作工人工作强度等。 短电弧是指脉冲宽度以毫秒（ms）计量，但峰值电流较大（100—5000A），是一种介于电火花和电弧之间的放电状态。与其它特种加工行业中的稳定电弧不同，与电弧焊中的连续电弧也不同，稳定电弧由于放电点不转移，常常导致烧伤工具和工件材质表层，破坏加工工件的物理性能，电弧焊是连续电弧，可用于熔化金属在表面堆焊或切割下料。短电弧即使用纯直流电源也因为工具与工件有较大的相对运动，能将电弧“拉”断不致烧伤工具和工件表面。相反，短电弧切削时因排屑、冷却效果良好，单个脉冲能量大，因此具有很高的加工生产率。