[发明专利]绝缘陶瓷涂层-金属电火花加工材料辨识的模糊伺服控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种绝缘陶瓷涂层‑金属电火花加工材料辨识的模糊伺服控制系统及方法，所述模糊伺服控制系统包括包括平均电压检测模块、脉冲电源参数自调整模块、PMAC控制器、金属浮动比较阈值调整模块、陶瓷浮动比较阈值调整模块、金属模糊控制器、陶瓷模糊控制器、材料类型辨识器、基于脉宽检测的七阈值比较与击穿延时联合辨识放电状态检测装置和执行模块。本发明能够实现在加工过程中辨识材料类型，并根据材料类型在线调节绝缘陶瓷涂层或金属的浮动比较阈值，实现对陶瓷涂层和金属放电间隙的有效调节，提高绝缘陶瓷涂层‑金属材料的电火花加工效率和质量。

技术领域

本发明属于电火花加工技术领域，涉及一种绝缘陶瓷涂层-金属电火花加工材料辨识的模糊伺服控制系统及方法。

背景技术

绝缘陶瓷涂层-金属材料具有优异抗热震性能，目前该材料已广泛用于航空航天领域。由于陶瓷涂层-金属多层结构材料的表层为脆性绝缘陶瓷涂层，底层为高硬度高熔点的高温合金或钛合金，且陶瓷涂层和金属的热物理及力学性能具有显著差异，传统的机械加工方法难以实现高效高质量的加工，如何实现陶瓷涂层-金属多层结构材料的加工已成为当今的研究热点问题也是难点问题。电火花加工方法可加工任何硬度的金属材料，并具有加工尺寸精度高、加工成本较低等优点，由于表层陶瓷涂层的绝缘特性，传统电火花加工方法无法对绝缘陶瓷涂层-金属材料实现一次加工成形。辅助电极电火花加工可实现气膜孔一次加工成形，目前电火花加工过程控制技术皆以金属为加工对象，通过对金属间隙放电状态的实时检测，并结合智能控制方法制定加工过程控制策略，以实现金属材料高效高质量加工。由于绝缘陶瓷涂层-金属材料的放电间隙包含陶瓷涂层和金属两种材料的放电状态，加工过程中受导电膜生成性能、加工材料类型和材料加工参数等影响，间隙放电状态又有所不同。与金属相比，绝缘陶瓷涂层-金属材料的间隙放电状态更为复杂。同时陶瓷涂层和金属两种材料的放电状态、电学和热物理性能的不同，两者间隙蚀除特性存在差异，因此绝缘陶瓷涂层-金属材料加工过程中，根据间隙放电状态对放电间隙进行实时调节的伺服控制策略也不同于金属。目前现有同时针对金属加工的伺服控制策略无法根据加工材料类型对放电间隙进行有效调节，难以实现绝缘陶瓷涂层-金属材料高效高质量的加工。

发明内容

本发明为了解决现有电火花加工伺服控制系统以金属为加工对象，基于金属的伺服控制策略无法根据当前加工材料类型对绝缘陶瓷-金属材料放电间隙进行有效调节，存在加工稳定性较差、加工效率较低、孔径一致性较差、交界面分层微裂纹较大等问题，提供了一种绝缘陶瓷涂层-金属电火花加工材料辨识的模糊伺服控制系统及方法，以实现在加工过程中辨识材料类型，并根据材料类型在线调节绝缘陶瓷涂层或金属的浮动比较阈值，实现对陶瓷涂层和金属放电间隙的有效调节，提高绝缘陶瓷涂层-金属材料的电火花加工效率和质量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种绝缘陶瓷涂层-金属电火花加工材料辨识的模糊伺服控制系统，包括平均电压检测模块、脉冲电源参数自调整模块、PMAC控制器、金属浮动比较阈值调整模块、陶瓷浮动比较阈值调整模块、金属模糊控制器、陶瓷模糊控制器、材料类型辨识器、基于脉宽检测的七阈值比较与击穿延时联合辨识放电状态检测装置和执行模块，其中：

所述平均电压检测模块用于实现放电间隙平均电压的实时检测；

所述脉冲电源参数自调整模块用于根据材料类型辨识标志M_c实现陶瓷和金属加工电参数的转换；

所述PMAC控制器由金属平均电压法伺服控制模块、陶瓷平均电压法伺服控制模块、伺服进给判定模块构成；

所述金属平均电压法伺服控制模块用于根据材料类型检测信号，调整金属加工时的金属伺服参考电压，并计算金属加工时伺服进给速率Y_m；

所述陶瓷平均电压法伺服控制模块用于根据材料类型检测信号，调整陶瓷加工时的陶瓷伺服参考电压，并计算陶瓷加工时伺服进给速率Y_c；