[发明专利]电火花线切割加工能效的在线监测及节能优化方法

说明书

本发明公开了电火花线切割加工能效的在线监测及节能优化方法，包括以下步骤：步骤一：获取工件几何图、毛坯信息、电参数；步骤二：依据时间节点划分切割事件；步骤三：瞬时电压、瞬时电流实时采集；步骤四：瞬时功率实时处理；步骤五：瞬时能耗实时处理；步骤六：瞬时电火花线切割加工能效获取；步骤七：能效判断；步骤八：节能优化。本发明能够结合工件信息、实时电压及电流获得加工能效，对加工能效进行在线监测。本发明同时结合加工能效判断是否优化电参数，以获得较为合适的加工工艺方案。

【技术领域】

本发明涉及电火花线切割加工能效的技术领域，特别是电火花线切割加工能效的在线监测及节能优化方法的技术领域。

【背景技术】

目前，随着经济的发展，环境资源日益遭到破坏，为实现经济的可持续发展，需要节约资源，实现可持续制造。2015年的《BP世界能源统计年鉴》指出，中国在2014年全年的电消耗为240.8百万吨油当量，占全球总电消耗的27.4％，增幅在15.7％。《中国能源统计年鉴2013》中指出中国制造业的电消耗为26822.46亿千瓦时，占工业用电消耗的80.46％。《绿色制造工程实施指南(2016-2020年)》强调了制造业发展对资源环境的影响的重要性。特别的，以利用化学能、电能以及机械能对材料进行加工的特种加工，在制造业中发挥了极其重要和不可替代的作用。数控电火花线切割属于特种加工中的一种，是一种直接利用电能进行材料加工的加工方法，线切割加工过程相对于其他传统材料去除过程是能源更为密集的加工方式。电火花线切割加工能效的在线监测及节能优化方法，是实现线切割加工节能的基础和关键。

现有的材料去除率MRR和单位体积能耗SEC用于衡量电火花线切割加工效率，其中(Q_volume为总材料去除体积、Δt为间隔时间)、(E_total为总能耗、Q_volume为总材料去除体积)。但是，由于融化的体积并不与切除面积线性相关，且被去除毛坯的不确定性，因此，需要用去除单位截面积所需要的能耗来衡量电火花线切割的加工能效。

数控电火花线切割机床的电流稳定在2.5A左右、具有树枝状的火花放电效果的电火花线切割加工过程称为正常加工。而加工过程中出现的短路、断丝、二次放电、电弧放电、抖丝等异常过程称为异常加工。通过采集电压信号、电流信号，可以处理获得功率，进一步处理可获得能耗、能效，从而可以通过能效判断电参数是否需要调整。电流不稳定、放电效果不理想的加工，能效不稳定且会有较高的瞬时能效。

针对电火花线切割批量加工零件，很有必要对加工工艺过程的能效进行在线监测，同时不断节能优化，以获得最佳电参数。同时，类似于现有的车辆排放等级等参数，加工能效同时可以作为衡量加工节能的标准，使得加工达到绿色要求。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出电火花线切割加工能效的在线监测及节能优化方法，能够结合工件信息、实时电压及电流获得加工能效，对加工能效进行在线监测。本发明同时结合加工能效判断是否优化电参数，以获得较为合适的加工工艺方案。

为实现上述目的，本发明提出了电火花线切割加工能效的在线监测及节能优化方法，包括以下步骤：

步骤一：获取工件几何图、毛坯信息、电参数：所述毛坯信息包括毛坯尺寸、毛坯材质，毛坯尺寸包括毛坯长、宽、厚；

步骤二：依据时间节点划分切割事件：按照切割类型依据时间节点将加工过程划分为切割事件；

步骤三：瞬时电压、瞬时电流实时采集：通过电信号采集装置对电火花线切割机床进线端的瞬时电压、瞬时电流进行实时采集；

步骤四：瞬时功率实时处理：瞬时电压与瞬时电流求积，获得瞬时功率；