《高熔點熱粘合金微細通道電火花加工關鍵技術研究》是依託大連理工大學,由劉巍擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高熔點熱粘合金微細通道電火花加工關鍵技術研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉巍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向國家重大裝備對具有微尺度特徵的難加工材料關鍵零部件製造需求，針對高熔點熱粘合金（如不鏽鋼、因瓦合金、鈦合金等）熔點高、熱粘附性強等特點導致排屑困難、加工穩定性差、效率低的問題，研究其微細通道電火花加工關鍵技術，探索基於電蝕產物成分、電極及工件電蝕後幾何形狀分析的電極損耗模型及補償方法，提出基於Type-2模糊邏輯的電火花放電狀態檢測方法，建立基於局域波分解的放電狀態預測模型，制定電極伺服進給策略以保證加工過程的高穩定性；研製結合超磁致伸縮激振器和高速電主軸驅動的旋振輔助排屑裝置並進行工藝試驗，揭示放電參數、電極旋轉和工件振動參數對加工效率的影響規律，給出以加工效率為目標的工藝參數最優組合；構建微細通道電火花加工系統並開展驗證試驗，最終實現特徵尺寸0.05-0.1mm高熔點熱粘合金微細通道的電火花高效穩定加工，為提升我國高精尖重大裝備中具有微細結構的關鍵零部件製造能力和水平提供技術基礎。
結題摘要
面向國家重大裝備對具有微尺度特徵的難加工材料關鍵零部件製造需求，針對高熔點熱粘合金（如不鏽鋼、因瓦合金、鈦合金等）微細電火花加工由於熔點高、熱粘附性強等特點導致電蝕產物排除困難、加工穩定性差、電極損耗嚴重、效率低等問題，開展了高熔點熱粘合金微細通道電火花加工關鍵技術研究。針對高熔點熱粘合金微細通道電火花加工中電極損耗嚴重的難題，探索基於電極及工件電蝕後幾何形狀分析的電極損耗模型及定長補償方法；在此基礎上，提出了基於正方形約束的可變步長和可變周期插補方法，並搭建了高熔點熱粘合金微細通道銑削加工數控系統，該系統相比傳統方法在高熔點熱粘合金微細通道加工中效率提高30%；針對微細電火花加工中放電狀態難以檢測、辨識的難題，提出了基於區間Type-2模糊邏輯的放電狀態檢測方法及加工過程控制策略，並在此基礎上開展了基於經驗模式分解的微細電火花加工放電狀態預測方法，其離線預測精度可達70%以上；為解決傳統檢控方法的滯後性並實現實時預測，提出了基於災變灰色預測理論的微細電火花放電狀態預測控制方法，該方法相比傳統的檢控方法加工效率和加工質量都得到顯著提高，加工效率比模糊控制法提高23.9%；針對相對體積損耗比難以精確測量的難題，提出了基於電蝕碎屑成分分析的相對體積損耗比測量方法，測量了採用鎢、鉬、銅電極加工不同工件的相對體積損耗比，並得到不同工件材料加工的最佳電極配對；針對高熔點熱粘合金微細電火花加工中由於高溫熱粘性導致電蝕碎屑排除困難的問題，研製了結合超磁致伸縮激振器和高速電主軸驅動的旋振輔助排屑裝置並進行工藝試驗，有效提高其加工效率並揭示振動頻率對加工效率的影響規律；針對加工效率和電極損耗兩個工藝目標，開展高熔點熱粘合金微細通道正交加工實驗，研究工藝參數（峰值電流、電容、脈寬和脈間）對單個加工目標的影響規律，同時採用基於支持向量機回歸和非支配排序遺傳算法多目標最佳化算法對工藝參數進行了最佳化，得到了同時獲得最快加工效率和最小電極損耗的工藝參數組合，比正交實驗方法獲得的單目標電參數組合效率提高了14.5%，同時電極損耗降低了2.8%。本項目針對微細通道電火花加工中電極補償、放電狀態檢測辨識、預測控制及關鍵工藝規律進行了深入研究，最終實現高熔點熱粘合金（不鏽鋼、因瓦合金及鈦合金）微細通道高效、穩定的電火花加工，為提升我國重大裝備中具有微細結構的關鍵零部件製造能力和水平提供技術支撐。
