1、電火花線切割加工作為電火花加工的一種類型,在模具、成形電極、難加工材料和精密復(fù)雜零件的加工中具有重要的地位。隨著技術(shù)的發(fā)展,對(duì)電火花線切割加工的表面質(zhì)量和加工精度提出了更高的要求。在用線切割加工變厚度工件時(shí),斷絲和效率低下是兩個(gè)普遍存在的問(wèn)題。當(dāng)加工工件的厚度由厚變薄時(shí),由于放電能量集中,易于斷絲;反之,則效率低下。本文針對(duì)線切割加工變厚度工件時(shí)的斷絲和效率低下問(wèn)題,開展了離線與在線厚度識(shí)別、3D工件模型高度信息提取、加工過(guò)程模型建立、

2、以及模型預(yù)測(cè)控制等方面的研究,以期提高加工的穩(wěn)定性和加工效率。
　　本文首先建立了基于Linux的線切割加工機(jī)床全軟數(shù)控系統(tǒng),采用RTAI實(shí)時(shí)內(nèi)核滿足了系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。該數(shù)控系統(tǒng)包括人機(jī)界面、代碼解釋器、任務(wù)管理器、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)床I/O控制五個(gè)模塊。運(yùn)動(dòng)控制模塊產(chǎn)生的控制信號(hào)通過(guò)多功能I/O卡來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作運(yùn)動(dòng)。在分析線切割放電電壓和電流波形的基礎(chǔ)上,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律開發(fā)了放電頻率檢測(cè)電路。以上即為研究變厚度線切割加工的

3、軟硬件平臺(tái)。
　　為了避免加工變厚度工件時(shí)易于斷絲和加工效率低下的問(wèn)題,首先需要獲得工件在加工路徑上的厚度,然后才能根據(jù)厚度選取合適的加工參數(shù)。本文針對(duì)電火花線切割加工時(shí)有無(wú)工件的3D模型提出了采用“黑盒法”和“白盒法”分別處理。當(dāng)缺少工件三維模型時(shí),利用“黑盒法”建立工件厚度的辨識(shí)模型。當(dāng)已知工件三維模型數(shù)據(jù)時(shí),則利用“白盒法”從工件三維模型中直接提取加工路徑上的工件厚度信息,經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)處理,用于在線控制加工過(guò)程。
　　

4、鑒于支持向量機(jī)在非線性系統(tǒng)建模方面的優(yōu)異特性,本文利用支持向量機(jī),根據(jù)線切割加工過(guò)程中采集的放電頻率和進(jìn)給速度以及控制輸入量伺服電壓和脈沖間隔,建立工件厚度辨識(shí)模型,即所謂的“黑盒法”。輸出量是待辨識(shí)的工件厚度,而模型輸入量為放電加工參數(shù)(伺服電壓和脈沖間隔)以及放電頻率和機(jī)床的進(jìn)給速度。在建立了工件厚度辨識(shí)模型之后,在加工中應(yīng)用該模型在線實(shí)時(shí)地辨識(shí)工件厚度。以工件厚度為依據(jù)選取合適的加工參數(shù)控制加工過(guò)程。
　　當(dāng)加工具有三維模型

5、數(shù)據(jù)的工件時(shí),從工件三維模型中直接提取加工路徑上的工件厚度,并應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中在線控制加工過(guò)程,即所謂的“白盒法”。隨著工件厚度范圍的不斷擴(kuò)大,加工過(guò)程中所采集的加工信息也不斷增加。這些數(shù)據(jù)不但可以在線指導(dǎo)加工過(guò)程,而且還可以用于在線修正工件厚度辨識(shí)模型,目的是使模型包含的加工狀況更豐富、模型更準(zhǔn)確。本文利用最小二乘支持向量機(jī)的在線算法實(shí)時(shí)修正工件厚度辨識(shí)模型。當(dāng)新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生后,在線算法根據(jù)投影法稀疏性處理判斷新的數(shù)據(jù)是否需要參與模型計(jì)

6、算。如果新的數(shù)據(jù)需要參與模型計(jì)算,則刪除支持向量中對(duì)模型影響最小的向量。該算法確保參與建模的數(shù)據(jù)量不會(huì)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的數(shù)量,這不僅減少了計(jì)算量和存儲(chǔ)量,而且解決了最小二乘支持向量機(jī)固有的稀疏性問(wèn)題。
　　無(wú)論是通過(guò)“黑盒法”還是“白盒法”獲得的工件厚度,最終目的是根據(jù)工件厚度,選取合適的加工參數(shù),控制加工過(guò)程,達(dá)到避免斷絲和提高加工效率的目的。為了控制加工過(guò)程,基于標(biāo)準(zhǔn)支持向量機(jī)建立了加工過(guò)程模型,設(shè)計(jì)了適合變厚度線切割加工的模型預(yù)