电火花小孔加工旋转电极振动控制
机械工程资助企业: 苏州中谷实业有限公司
企业导师: 王军
指导教师: 奚学程
项目成员: 李彬,卢寰宇,张弛
项目概述
高速电火花小孔加工技术是航空航天制造领域中不可或缺的重要制造技术,这项技术常用来加工航空发动机叶片中的气膜孔。而国产的小孔机大多采用后推式主轴设计,使用该类机床进行加工会在电极夹具底部和导向器顶部之间暴露出一段长度较长的无约束的电极。这种加工工况下电极极易发生径向振动,造成加工过程中极间频繁地短路或断路,导致加工效率和加工质量下降。基于此问题,本课题从电极的建模与仿真、振动信号识别、夹持机构设计三个方面出发,探究电极振动的成因,设计了一款后推式主轴可移动电极辅助夹持机构,通过对采集到的极间信号进行分析,使装置移动到最佳夹持位置,解决因电极振动降低加工质量的问题。
项目目标
总体目标是设计一款适用于中谷集团现有的后推式主轴机床的电极辅助夹持装置,具体包括:建立数学模型以及电极有限元模型,探究电极丝振动成因,分析电极丝振动的影响因素;搭建信号采集系统,对电火花加工过程中振动信号进行分析与识别,寻找电极发生振动时的特征信号;基于仿真结果以及客户需求完成夹持机构、升降机构的详细设计,绘制工程图图纸,最后进行样机的加工装配,验证抑制振动的有效性。
项目成果
完成了电极模型建立和振动仿真,提出了振动失稳机理假说,为机构设计提供理论依据及设计思路,验证了辅助机构的有效性;
设计了基于FPGA的极间电信号采集系统,在matlab里搭建了可视化探究程序,使用“coif2小波分析+希尔伯特变换”的方法寻找到了振动判据信号,并通过虚拟实验得到了验证
设计了一款用于抑制后推式主轴电极振动的辅助机构,在企业协助下完成了样机的加工与装配,并进行了抑振功能测试,证明了机构抑制振动的有效性。