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電火花加工的控制、調節對象是什么?

 

電火花加工中的控制、調節對象,最基本的就是火花放電間隙S;鸹ǚ烹婇g隙又分為端面間隙SF。
常用寬調直流電機等作為伺服進給系統,自動進給調節系統的任務在于通過改變、調節進給速度,使進給速度接近并等于蝕除速度,以維持一定的“平均”放電間隙S,保證電火花加工正常而穩定地進行,獲得較好的加工效果。
有實踐經驗的電火花機床操作人員都知道,在由粗—中—精改變了加工規準狀態。即使在同一規準下,當加工面積或加工深度有了較大的變化,也必須重新調節進給旋鈕,以保證穩定加工。如果究其原因,提高理性上來認識,可以用間隙蝕除特性曲線和進給調節特性曲線來說明。
粗、精加工采用的規準不同,間隙蝕除特性曲線也就不一樣,S和vw的對應值也不同。例如精加工規準時,放電間隙S變小,最佳放電間隙SB移向左邊,最高點B移向左下方,曲線變低,成為另外一條間隙蝕除特性曲線,但趨勢是大體相同的。
自動進給調節系統的進給調節特性曲線如圖所示的傾斜曲線2,它是工具電極的進給速度隨間隙大小而變化的關系曲線。縱坐標為電極進給速度vd,橫坐標仍為放電間隙S或對應間隙平均壓ve。當間隙過大,例如大于或等于60μm,為A點的開路電壓時,工具電極將以較大的空載速度vdA向工件進給。隨著放電間隙減小和火花率的提高,向下進給速度vd也逐漸減小直至為零。當間隙短路S=0時,工具電極將反向以vdo高速回退。理論上,希望調節特性曲線2相交于間隙蝕除特性曲線1的最高點B處,如圖中所示。這要靠操作人員豐富的經驗和精心調節才能實現,而且加工規準、加工面積等一有變化,調節特性曲線2和間隙蝕除特性曲線1就有變化,又須重新調節曲線2,使其交于新的曲線1的最高點B處。只有自動尋優系統、自適應控制系統,才能自動使曲線2交曲線1于最高B點或其附近,處于最佳放電狀態。
實際上,通常電火花加工時,因為沒有明確的判斷依據,即使經過人工調節,曲線2也很難正好相交于曲線1最高點B處,而常交于B點之左或右,如圖中虛線2a和2b所示。但無論如何,工具電極將快快、慢慢,進進、退退,整個調節系統將力圖自動趨向并穩定于兩條曲線的交點處,因為只有在此交點上,進給速度等于蝕除速度,才是穩定的工作點和穩定的放電間隙(交點之右,進給速度大于蝕除速度,放電間隙將逐漸變。环粗,交點之左,間隙將逐漸變大)。在設計和使用自動進給調節系統時,應根據粗、中、精不同加工規準、不同工件材料等不同的間隙蝕除特性曲線的范圍,能較易調節使這兩個特性曲線的工作點交在對應于最佳放電間隙SB上面的最大蝕除速度B點附近,以獲得最高加工速度。此外,空載時(間隙在A點或更右),工具電極應以較快速度vdA接近工作,一旦有火花放電,進給速度vd立刻降低,直至進給速度vd等于工件蝕除速度vw。一般空載最高進給速度vaA=(5~15)正常(最佳)進給速度vdB;間隙短路時也應以較快速度vdo回退,一般認為,短路最高回退速度vdo為200~300mm/min時,即可快速有效地消除短路。
由此可見,調節進給量旋鈕,就是調節預先設置的進給調節特性曲線2的位置,從系統內部而言,即調節了伺服參考電壓Sv,用它與間隙平均電壓ue進行比較,如Sv< ue則向下進給,反之則向上回退,使進給速度等于蝕除速度,最終保持某一預先設置的平均放電間隙S,相應于間隙億噸服參考電壓的預給值Sv。Sv大,平均放電間隙S大;反之,Sv小,S也小。
理解上述間隙蝕除特性曲線和調節特性曲線的概念和工作狀態,對合理選擇加工規準、正確操作使用電火花機床和設計自動進給調節系統,都是很必要的。
需要說明的是上述對調節特性的分析,沒有考慮進給系統在運動時的慣性滯后和過沖,以及外界的各種干擾(例如沖油、抽油壓力等),因此只是靜態的分析。實際上進給系統的質量,摩擦力、電路中的電容、電感都有慣性、阻尼和滯后現象,往往產生“欠進給”和“過進給”,甚至振蕩,故調節特性的動態分析要復雜得多。
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