一種基于反成形原理的電火花加工中電極損耗補償方法技術

本發明專利技術公開了一種基于反成形原理的電火花加工中電極損耗補償方法，在加工前，根據欲獲得的目標工件的理想形狀，利用電極損耗機理，反推所需的電極初始形狀，使得具有該形狀的電極，在放電加工并損耗后，恰能加工出具有所需理想形狀的工件。即通過對原先是理想目標形狀的電極進行預變形，以抵消電極損耗的影響，達到電極補償的目的。為了獲得變形后的電極初始形狀，只需將具有目標形狀的工件轉為電極，對應的電極轉為工件，反向加工模擬，經過與正常放電加工同樣的放電加工工序，即可獲得電極的初始形狀。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于特種加工領域，尤其涉及一種電火花加工中離線預測和補償電極損耗的方法。
技術介紹
電火花加工(EDM)作為一種特種加工方法，在工業領域有著廣泛的應用。其最主要的特征是利用瞬時放電產生大量的熱以蝕除材料，而無需關注材料的硬度；同時，由于這種加工方式為非接觸式加工，不存在機械應力、變形等問題，因而在超硬難加工材料、深孔、窄槽等的加工上表現出獨特的優勢，被廣泛用于模具制造、航空航天、汽車等領域。然而，由于不可避免的存在電極損耗問題，特別是在電極邊緣和尖角處，損耗更為嚴重，造成了電極形狀變形，嚴重影響了加工精度。目前，在電火花成型加工領域，為了解決該問題，一般采用更換電極和人工修配電極的方法。但這種方法一方面對經驗的依賴性強，可靠性不高，補償精度難以控制；另一方面電極的制作費時費力，周期長，且復雜電極的制作成本高昂。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的不足，提供，用于解決電火花加工中電極損耗預測和補償問題。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的:，該方法包括以下步驟:(I)建立幾何模型:根據想要獲得的工件或型腔的形狀，建立對應的工件和電極的幾何模型，設定相應的初始加工條件，包括電極和工件的仿真起始形狀、放電間隙、單次放電的等蝕除量等。(2)建立仿真模型，模擬反成形結果:根據電火花放電的基本過程，搜索放電位置；由損耗規律蝕除相應位置的材料；更新電極和工件的幾何模型，以移除蝕除單元，形成蝕除坑；依次循環，模擬其反向成型過程，經與正向成型同樣的放電加工過程后，可使電極恢復為所需的初始形狀，即最終真正用來加工的電極的形狀。(3)制作預補償電極，完成加工:按模擬所得的結果制作電極，利用該預補償后的電極進行實際加工，可抵消電極損耗的影響，獲得具有理想形狀的工件或型腔。本專利技術的有益效果是:本專利技術的方法在加工前，根據欲獲得的目標工件的理想形狀，利用電極損耗機理，反推所需的電極初始形狀。使得具有該形狀的電極，在放電加工損耗后，恰能加工出具有所需理想形狀的工件。即通過電極形狀的預變形，抵消電極損耗的影響，可實現電極損耗補償，提高電火花的加工精度。附圖說明圖1是反成型原理圖，其中，Ca)是正向成型原理圖，(b)是反向成型原理圖2是電極反成形補償流程圖；圖3是電機和工件的幾何模型示意圖；圖4是電火花成型加工的仿真模型結構圖；圖5是一般的未經電極補償的電火花加工示意圖，其中，(a)放電前示意圖是，(b)是放電后不意圖；圖6是經反成形補償的電火花加工示意圖，其中，(a)是放電前示意圖，(b )是模擬結果示意圖，(C)是放電加工前示意圖，(d)是放電加工結果示意圖。具體實施例方式如圖1所示(為了簡化說明，忽略了放電間隙)，只需將具有目標形狀的工件作為電極，相應的電極作為工件，反向加工，經過與正向成型同樣的放電加工工序，即可獲得電極和工件的初始形狀。在正向成型，即正常的加工過程中，電極進給F，由于存在電極損耗(陰影部分)，電極形狀發生了變形，其底面由原來的平面變為了弧面，如圖1(a)所示。在反向成型中，如圖1(b)所示，交換電極和工件的放電極性，讓工件反向進給F，作為電極來加工轉為工件的電極，并以其正向成型加工中的最終形狀作為初始形狀，經過相同工序的放電加工后，同樣由于損耗(陰影部分)而產生了變形。由于和正向成型加工的唯一不同之處在于，電極和工件材料移除率發生了對換，因此兩處陰影部分完全相同，使得電極恢復了原始形狀，其底面由原來的弧面恢復為平面。如圖2所示，為電極反成形補償流程圖。大致分為3步，(1)建立幾何模型根據想要獲得的工件或型腔的形狀，建立對應的工件和電極的幾何模型，設定相應的初始加工條件，包括電極和工件的仿真起始形狀、放電間隙、單次放電的等蝕除量等，并制定加工工序。如圖3所示，可將電極和工件的幾何表示均采用體單元網格模型，可視由無數個微小立方體單元組成，通過三維矩陣Model[X] [Y] [Z]來表示,每個矩陣元素Model [i] [j][k]代表一個微小單元(i，j，k，分別表示該單元在X，y, z方向的單元索引位置)，保存了該單元的坐標信息及單元類型信息，指明該單元是模型的表面單元、內部單元還是蝕除單元。各單元的坐標MOci j k yi j k, Zi, j k)可由下式計算。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于反成形原理的電火花加工中電極損耗補償方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：（1）建立幾何模型：根據想要獲得的工件或型腔的形狀，建立對應的工件和電極的幾何模型，設定相應的初始加工條件，包括電極和工件的仿真起始形狀、放電間隙、單次放電的等蝕除量等。（2）建立仿真模型，模擬反成形結果：根據電火花放電的基本過程，搜索放電位置；由損耗規律蝕除相應位置的材料；更新電極和工件的幾何模型，以移除蝕除單元，形成蝕除坑；依次循環，模擬其反向成型過程，經與正向成型同樣的放電加工過程后，可使電極恢復為所需的初始形狀，即最終真正用來加工的電極的形狀。（3）制作預補償電極，完成加工：按模擬所得的結果制作電極，利用該預補償后的電極進行實際加工，可抵消電極損耗的影響，獲得具有理想形狀的工件或型腔。

【技術特征摘要】
1.種基于反成形原理的電火花加工中電極損耗補償方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)建立幾何模型:根據想要獲得的工件或型腔的形狀，建立對應的工件和電極的幾何模型，設定相應的初始加工條件，包括電極和工件的仿真起始形狀、放電間隙、單次放電的等蝕除量等。(2)建立仿真模型，模擬反成形結果:根據電火花放電的基本過程，搜索放電位置；由損耗規律蝕除相應位置的材料；更新電極和工件的幾何模型，以移除蝕除單元，形成蝕除坑；依次循環，模擬其反向成型過程，經與正向成型同樣的放電加工過程后，可使電極恢復為所需的初始形狀，即最終真正用來加工的電極的形狀。(3)制作預補償電極，完成加工:按模擬所得的結果制作電極，利用該預補償后的電極進行實際加工，可抵...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王進，孫鐘明，張永平，陳健，汪洋，陸國棟，
申請(專利權)人：浙江大學，張永平，
類型：發明
國別省市：