1．引言

　　作為先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要分支，特種加工技術(shù)，尤其是電火花加工技術(shù)阎恒，自20世紀(jì)40年代開創(chuàng)以來，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展瞄惑，已成為先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分棺厚。尤其是進(jìn)人20世紀(jì)90年代后，隨著信息技術(shù)漓楣、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)离钱、航空和航天技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展链患，電火花成形加工技術(shù)也朝著更深層次巧鸭、更高水平的方向發(fā)展。雖然一些傳統(tǒng)加工技術(shù)通過自身的不斷更新發(fā)展以及與其它相關(guān)技術(shù)的融合麻捻，在一些難加工材料加工領(lǐng)域(尤其在模具加工領(lǐng)域)表現(xiàn)出了加工效率高等優(yōu)勢(shì)纲仍，但這些技術(shù)的應(yīng)用沒有也不可能完全取代電火花成形加工技術(shù)在難加工材料、復(fù)雜型面贸毕、模具等加工領(lǐng)域中的地位郑叠。相反，電火花成形加工技術(shù)通過借鑒其它加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)明棍，正不斷向微細(xì)化乡革、高效化、精密化摊腋、自動(dòng)化沸版、智能化等方向發(fā)展。

　　2．電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前兴蒸，在電火花加工基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域视粮，由于放電過程本身的復(fù)雜性、隨機(jī)性以及研究手段缺乏創(chuàng)新性间歌，迄今尚未取得突破性進(jìn)展胃磷。但在加工工藝和控制理論研究領(lǐng)域，由于研究成果可直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐猩肪，因此已成為目前電火花成形加工技術(shù)研究中較為活躍的領(lǐng)域遣睦，其研究熱點(diǎn)主要集中在高效加工技術(shù)唱忠、高精密加工技術(shù)(如鏡面加工技術(shù))、低損耗加工技術(shù)芜醉、微細(xì)加工技術(shù)临卿、非導(dǎo)電材料加工技術(shù)、電火花表面處理技術(shù)屠睡、智能控制技術(shù)(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)楷象、模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)等)以及操作安全受二、環(huán)境保護(hù)等方面烘俱。在工藝設(shè)備開發(fā)方面，目前的新型電火花成形加工機(jī)床在加工功能画鉴、加工精度绘辈、自動(dòng)化程度、可靠性等方面已全面改善桐愉，許多機(jī)床已具備了在線檢測(cè)财破、智能控制、模塊化等功能从诲，已不再是傳統(tǒng)意義上的特種加工機(jī)床左痢，而更像切削加工中的數(shù)控機(jī)床甚至加工中心。

　　3．電火花成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇對(duì)電火花成形加工技術(shù)提出了更高要求系洛，同時(shí)也為電火花成形加工技術(shù)加工理論的研究和工藝開發(fā)俊性、設(shè)備更新提供了新的動(dòng)力。今后電火花成形加工的加工對(duì)象應(yīng)主要面向傳統(tǒng)切削加工不易實(shí)現(xiàn)的難加工材料描扯、復(fù)雜型面等加工定页，其中精細(xì)加工、精密加工荆烈、窄槽加工拯勉、深腔加工等將成為發(fā)展重點(diǎn)。同時(shí)憔购，還應(yīng)注意與其它特種加工技術(shù)或傳統(tǒng)切削加工技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用，充分發(fā)揮各種加工方法在難加工材料加工中的優(yōu)勢(shì)回象，取得聯(lián)合增值效應(yīng)罚琅。相對(duì)于切削加工技術(shù)而言，電火花成形加工技術(shù)仍是一門較年輕的技術(shù)东呻，因此在今后的發(fā)展中南谈，應(yīng)借鑒切削加工技術(shù)發(fā)展過程中取得的經(jīng)驗(yàn)與成果，根據(jù)電火花成形加工自身的技術(shù)特點(diǎn)草吠，選用適當(dāng)?shù)募庸だ碚摴⒖刂圃砗凸に嚪椒ㄒ蠓欤⒃诩河谐晒幕A(chǔ)上不斷完善、創(chuàng)新程堤。電火花成形加工機(jī)床向數(shù)控化方向發(fā)展的趨勢(shì)已不可逆轉(zhuǎn)蝇盖，但應(yīng)注意不可盲目追求“大而全”，應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向谍线，建立具有開放性的數(shù)控體系虎资。總體而言工斤，電火花成形加工技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是高效率卷雕、高精度、低損耗票从、微細(xì)化漫雕、自動(dòng)化、安全峰鄙、環(huán)保等蝎亚。

　　3.l 電火花成形加工理論的發(fā)展趨勢(shì)

　　近年來，電火花成形加工的基礎(chǔ)理論研究尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展先馆，雖然一些學(xué)者對(duì)加工過程的放電痕跡发框、材料蝕除原理等提出了一些新看法，但在電火花加工機(jī)理研究方面并未取得重大突破煤墙。較為活躍的研究領(lǐng)域主要集中在加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摲矫妗?

　　在加工工藝?yán)碚撗芯糠矫婷饭撸芯繜狳c(diǎn)主要是如何提高電火花成形加工的表面質(zhì)量和加工速度，降低損耗仿野，拓展電火花加工的范圍铣减，以及探索復(fù)雜、微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工方法等脚作。通過將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐葫哗，全面提高了電火花成形加工的加工性能。在控制理論研究方面卓瞻，智能控制一直是研究重點(diǎn)笤吵。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的新型電火花成形加工機(jī)床大多采用了智能控制技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)床操作更容易更扰，對(duì)操作人員要求更低叹倒。同時(shí)，智能控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力装呢，可在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)甩芦、調(diào)整加工過程，以實(shí)現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制乌烫。

　　雖然電火花成形加工的理論研究在基礎(chǔ)理論练歇、加工工藝?yán)碚摾闩巍⒖刂评碚摰确矫娑加幸欢òl(fā)展和提高，但加工工藝?yán)碚撁镌妗⒖刂评碚撘玫礁M(jìn)一步全面發(fā)展锄镜，就必須在整個(gè)放電過程機(jī)理的研究上有所突破。因此萌狂，電火花成形加工理論研究的發(fā)展趨勢(shì)將是在進(jìn)一步探討加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摰挡＃岣唠娀鸹ǔ尚渭庸さ募庸ば阅芗凹庸し秶〉酶每刂菩Ч耐瑫r(shí)茫藏，重點(diǎn)研究放電過程的機(jī)理误趴。

　　電火花成形加工機(jī)理研究未取得突破性進(jìn)展的主要原因除放電過程本身的復(fù)雜性、隨機(jī)性外务傲，還由于研究方法及手段缺乏創(chuàng)新性凉当。因此，有必要借鑒其它研究領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)售葡，引人先進(jìn)的研究方法和試驗(yàn)技術(shù)看杭，克服傳統(tǒng)研究方法的局限性、深人剖析和揭示整個(gè)放電過程的內(nèi)在本質(zhì)挟伙，建立可客觀反映放電過程規(guī)律的理論模型楼雹，以指導(dǎo)電火花成形加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摰难芯浚?jì)算機(jī)仿真技術(shù)可能是實(shí)現(xiàn)這一過程的有效工具尖阔。

　　3.2 電火花成形加工設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

　　借鑒現(xiàn)代切削加工機(jī)床的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)贮缅，電火花成形加工設(shè)備向數(shù)控化方向發(fā)展是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。一方面應(yīng)以高精度疫题、高速度焕鲸、自動(dòng)化為追求目標(biāo)，以技術(shù)優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)韧似；另一方面應(yīng)充分考慮設(shè)備的性能價(jià)格比落寡，通過對(duì)機(jī)床功能的合理定位，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和模塊化設(shè)計(jì)浊笤，采用開放性的數(shù)控系統(tǒng)痒仆，提高機(jī)床設(shè)計(jì)的合理性，以最低的價(jià)格和足夠的功能向用戶提供可滿足不同加工需要的各類電火花成形加工機(jī)床址嘴。

　　受現(xiàn)代切削加工技術(shù)發(fā)展的沖擊歼呼，以前適合采用電火花加工的一部分加工領(lǐng)域已逐步為切削加工方式所替代。但是蚀弹，現(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)零件的制造精度提出了更高要求，各種高性能材料的應(yīng)用日益廣泛胶向，同時(shí)减叫，一些零件結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化萤遥、微型化、薄型化包竹，這都使切削加工技術(shù)在某些加工領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制燕酷，而這些恰好是電火花成形加工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也是其具有生存空間和發(fā)展?jié)摿Φ默F(xiàn)實(shí)依據(jù)周瞎。

　　為全面推動(dòng)電火花成形加工設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步苗缩，在采用先進(jìn)控制系統(tǒng)的同時(shí)，機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也需要進(jìn)一步完善声诸，其主要發(fā)展方向表現(xiàn)在以下兩方面：

　　(1)直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

　　電火花成形加工設(shè)備采用直線電機(jī)伺服系統(tǒng)可使加工性能獲得明顯改善酱讶，具體表現(xiàn)為:①可實(shí)現(xiàn)軸的直接直線運(yùn)動(dòng)，省去絲杠一螺母?jìng)鲃?dòng)環(huán)節(jié)彼乌，從而保證軸的高速運(yùn)動(dòng)泻肯；②采用直線電機(jī)與滑板一體化結(jié)構(gòu)，可消除滑板與電機(jī)之間因存在中間環(huán)節(jié)而引起的機(jī)械響應(yīng)滯后現(xiàn)象慰照，提高系統(tǒng)的靈敏度灶挟，縮短動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，保證加工過程的穩(wěn)定性毒租；③直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定了其位置檢測(cè)環(huán)節(jié)必須采用直線位置反饋元件稚铣，實(shí)現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接位置檢測(cè)，從而構(gòu)成一個(gè)全閉環(huán)系統(tǒng)凳渗，保證加工過程的高精度及精度保持性秽擦。目前，直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用在深窄倡搞、微小型腔加工及模壓零件一模多腔加工方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)弓匪。但是，這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)要真正實(shí)現(xiàn)哥峡，除需結(jié)合電火花成形加工放電過程特性盲拣，解決直線伺服系統(tǒng)本身的技術(shù)難題外，還必須解決一系列與直線伺服系統(tǒng)配套的相關(guān)技術(shù)惋蛉，如直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力平衡摘裕、工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)等。

　　(2)機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的改進(jìn)

　　突破現(xiàn)有電火花成形加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的局限性鹅但，是發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)拥耍、推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一重要途徑。借鑒現(xiàn)代切削加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)协熙，可在機(jī)床主要的加工成形運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上引人圓周運(yùn)動(dòng)审拉，特別是采用多軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)與多種直線運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)組合成多種復(fù)合運(yùn)動(dòng)方式，以適應(yīng)不同種類工件的加工要求饲窿，擴(kuò)大電火花成形加工的加工范圍煌寇，提高其在精密加工方面的比較優(yōu)勢(shì)和技術(shù)效益焕蹄。目前，國(guó)內(nèi)外許多電火花成形加工機(jī)床在運(yùn)動(dòng)方式上作了一些改進(jìn)阀溶，如瑞士阿奇公司生產(chǎn)的AGIF MONDO STAR20(50)機(jī)床擁有EQUIMODE功能腻脏，能實(shí)現(xiàn)空間任何方向的半球平動(dòng)，這種平動(dòng)功能在實(shí)際加工中具有很高實(shí)用價(jià)值银锻。但目前電火花成形加工機(jī)床增設(shè)的運(yùn)動(dòng)方式還較為單一永品，應(yīng)用范圍有限。電火花成形加工要在加工精度击纬、加工效率鼎姐、加工范圍等方面取得重大突破，一個(gè)重要的發(fā)展方向就是對(duì)機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)方式的創(chuàng)新和多樣化掉弛。最近症见，日本東京大學(xué)余組元博士、增澤隆久教授等提出了電極等損耗概念殃饿，即通過對(duì)加工路徑的合理規(guī)劃谋作，可使電極損耗處于等損耗狀態(tài)，從而使電極損耗的補(bǔ)償變得極為簡(jiǎn)單帮色。這一概念的提出為電火花成形加工運(yùn)動(dòng)方式的改進(jìn)提供了必要的理論依據(jù)缩棉。當(dāng)然，由此產(chǎn)生的機(jī)床結(jié)構(gòu)改變及其相關(guān)技術(shù)理論的研究還需進(jìn)一步深人與完善瑟哺，甚至有可能發(fā)展出一種全新的加工理論颂梆。

　　此外，機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須充分考慮環(huán)境保護(hù)以及人一機(jī)協(xié)調(diào)性弹梁，借助先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和手段(如CAD览雁、有限元分析等)對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性和合理性动院。

　　3.3 電火花成形加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)

　　通過對(duì)電火花成形加工機(jī)理的研究胜通，進(jìn)一步揭示放電過程的內(nèi)在規(guī)律，并以此為指導(dǎo)芽堪，推動(dòng)電火花成形加工工藝向高效率宅溃、高精度、低損耗方向發(fā)展苍煎，同時(shí)還應(yīng)注意微細(xì)化加工方面的發(fā)展甚负。

　　(1)加工過程的高效化

　　加工過程的高效化不僅體現(xiàn)在通過改進(jìn)電火花加工伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)审残、工作液系統(tǒng)梭域、機(jī)床結(jié)構(gòu)等，減少上述因素對(duì)電火花成形加工效率的影響，在保證加工精度的前提下提高粗碰辅、精加工效率懂昂，同時(shí)還應(yīng)盡量減少輔助時(shí)間(如編程時(shí)間介时、電極與工件定位時(shí)間没宾、維修時(shí)間等)，這就需要增強(qiáng)機(jī)床的自動(dòng)編程功能沸柔，擴(kuò)展機(jī)床的在線后臺(tái)編程能力循衰，改進(jìn)和開發(fā)適用的電極與工件定位裝置;在機(jī)床維護(hù)方面，應(yīng)增強(qiáng)機(jī)床的多媒體功能和在線幫助功能褐澎，對(duì)于常見故障会钝，操作人員可直接根據(jù)計(jì)算機(jī)提示實(shí)現(xiàn)故障排除，同時(shí)這也有利于增強(qiáng)機(jī)床的可操作性和操作人員的操作技能工三。

　　(2)加工過程的精密化

　　通過采用一系列先進(jìn)加工技術(shù)和工藝方法狞吏，目前電火花成形加工精度已有全面提高，有的已可達(dá)到鏡面加工水平舍娜。但從總體來看仁沃，先進(jìn)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用還不夠成熟和廣泛，因此有必要全面推動(dòng)已有先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步完善及向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展谨敏。在保證加工速度赡析、加工成本的前提下，使電火花成形加工的精度水平進(jìn)一步提高考皂，使電火花成形加工成為一些主要零件奇搪、關(guān)鍵零件的最終加工方式。同時(shí)遗酷，對(duì)加工精度的衡量不能僅僅局限于工件的尺寸精度和表面粗糙度住龙，還應(yīng)包括型面的幾何精度、變質(zhì)層厚度以及微觀裂紋笛驴、氧化监征、銹蝕等。

　　(3)加工過程的微細(xì)化

　　電火花成形加工的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是窄槽避归、深腔荣月、微細(xì)零件的加工，因此加工過程的微細(xì)化是今后一個(gè)重要的發(fā)展方向梳毙。電火花微細(xì)加工機(jī)理與常規(guī)電火花成形加工相同哺窄，但有自身的工藝特點(diǎn)：每個(gè)脈沖的放電能量很小，工作液循環(huán)困難账锹，穩(wěn)定的放電間隙范圍小等萌业。基于這些工藝特點(diǎn)，微細(xì)電火花成形加工的加工裝置生年、工作液循環(huán)系統(tǒng)婴程、電極制備等必然與常規(guī)電火花成形加工有很大區(qū)別。因此抱婉，需要重點(diǎn)研究非機(jī)械作用力及其干擾對(duì)加工過程的影響等档叔，進(jìn)一步提高加工效率、加工精度及加工過程的穩(wěn)定性蒸绩。

　　(4)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大

　　目前衙四，電火花成形加工不僅可加工各種導(dǎo)電金屬材料和復(fù)雜型腔，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體材料独溯、非導(dǎo)電材料的加工凹毛，并取得了較好的加工效果。同時(shí)葬爽，電極材料的種類也不斷增多鸳岩。這方面的主要發(fā)展趨勢(shì)為：進(jìn)一步研究半導(dǎo)體材料、非導(dǎo)電材料的放電加工機(jī)理嘱董，促進(jìn)其加工效率听番、加工精度、加工過程穩(wěn)定性的提高略尘，擴(kuò)大可加工材料的范圍瘩浆；除加工復(fù)雜型腔外，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)三維型腔怯漾、復(fù)雜型面的加工胡炼；研制性能優(yōu)越的新型電極材料。

　　3.4 電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部分摹削，其性能的提高不僅可直接改善加工效率碍蚊、加工精度和加工穩(wěn)定性，同時(shí)也是擴(kuò)大加工范圍到旦、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精密加工的重要途徑旨巷。先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用可為電火花成形加工帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的發(fā)展前景，已成為衡量電火花成形加工技術(shù)水平的重要標(biāo)志添忘。電火花成形加工在數(shù)控系統(tǒng)方面的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾方面：

　　(1)建立基于PC機(jī)的開放式數(shù)控體系

　　具有開放性的數(shù)控體系是當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展主流采呐，而PC機(jī)自身的特點(diǎn)決定了它是一種標(biāo)準(zhǔn)的開放性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。PC機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及性能價(jià)格比的不斷提高為數(shù)控系統(tǒng)提供了優(yōu)越的軟硬件平臺(tái)搁骑、更友好的人機(jī)接口和在線實(shí)時(shí)控制功能斧吐。與以前的數(shù)控系統(tǒng)相比，基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①系統(tǒng)具有更高的集成度和可靠性仲器；②資源豐富煤率，適于產(chǎn)品開發(fā)；③控制功能強(qiáng)大，形式多樣蝶糯，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)控制洋只、多目標(biāo)控制；④系統(tǒng)具有更高柔性昼捍。目前應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)多為專用型結(jié)構(gòu)驮尘，雖具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、技術(shù)較成熟念焙、開發(fā)成本較低等優(yōu)點(diǎn)扑跌，但隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其軟鲤境、硬件具有封閉性的缺點(diǎn)愈益明顯。例如投戴，這種結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)很難及時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果丛疲；不同系統(tǒng)之間很難相互兼容；用戶不易增設(shè)或改進(jìn)適合自身實(shí)際的專用功能梢跳；PC機(jī)資源利用率低砍毡，難以完全發(fā)揮PC機(jī)的優(yōu)勢(shì)；控制系統(tǒng)功能不完善等仲峡。針對(duì)上述缺陷聂袱，建立基于PC機(jī)的電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)將重點(diǎn)放在以下幾方面：

　　①模塊化系統(tǒng)

　　應(yīng)根據(jù)開放性數(shù)控體系的統(tǒng)一規(guī)則建立模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)酵逾，通過對(duì)電火花成形加工的系統(tǒng)研究欠捶，精選必要的功能，擴(kuò)充可選功能尝盼，剔除不必要的功能吞滞。同時(shí)各模塊應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序接口，不同的模塊可運(yùn)行于不同的系統(tǒng)平臺(tái)盾沫，相互之間應(yīng)具有協(xié)調(diào)工作的能力裁赠。

　　②縮放性 用戶可根據(jù)自己的加工要求赴精，通過增添佩捞、剔除特定的功能模塊，實(shí)現(xiàn)用戶的“專用系統(tǒng)”蕾哟。

　∫怀馈③互換性 具有相似功能及可靠性水平的模塊之間可以相互替換。

　　充分利用PC機(jī)資源來開發(fā)性能優(yōu)異的數(shù)控系統(tǒng)將是電火花成形加工的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)渐苏。

　　(2)實(shí)現(xiàn)加工過程控制的智能化

　　提高電火花成形加工過程的自動(dòng)化是該加工技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)掀潮。由于電火花成形加工是在復(fù)雜環(huán)境下基于復(fù)雜任務(wù)對(duì)復(fù)雜對(duì)象的控制，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已不能滿足自動(dòng)化加工的要求，因此需要建立多輸入仪吧、多輸出的控制系統(tǒng)泻漏，智能控制將是解決此類復(fù)雜問題的有效途徑。智能控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能谷娇，能自主調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)哆念、參數(shù)和方法，進(jìn)行決策規(guī)劃和廣義問題求解灼鞋。它就如同一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的操作者桨拉，可通過對(duì)加工信息的定性刻劃，模擬熟練操作者的思維方式孙悦，根據(jù)當(dāng)前的加工狀態(tài)調(diào)整加工參數(shù)涎捆，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高加工效率、加工精度疤巩、加工過程穩(wěn)定性以及簡(jiǎn)化操作過程灯葡，拓寬加工范圍的目的。加工過程的智能控制主要包括三方面內(nèi)容：①人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)狮屏；②模糊控制结阅；③專家系統(tǒng)。

　　雖然智能控制系統(tǒng)在電火花成形加工中得到了大量應(yīng)用瞎嬉，但仍有許多不完善之處蝎毡，主要需解決以下問題：①根據(jù)不同加工要求確定工具電極與工件加工表面之間的合理間隙和合理加工參數(shù)；②開發(fā)能根據(jù)加工過程中間隙狀態(tài)的改變而自適應(yīng)變化的脈沖電源氧枣；③工作液的合理選用及其對(duì)加工過程的影響沐兵；④降低各種干擾對(duì)加工過程的影響。針對(duì)以上問題挑胸，電火花成形加工智能控制系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)研究和應(yīng)用以下技術(shù)：

　⊙魍病①專家系統(tǒng)的應(yīng)用

　　由于電火花成形加工的復(fù)雜性，操作人員需要熟練掌握數(shù)控編程技術(shù)茬贵、加工規(guī)準(zhǔn)選擇簿透、電極損耗補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)和相關(guān)知識(shí)，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的欠缺都將造成加工過程的缺陷或失敗解藻。采用專家系統(tǒng)可以較好解決這一問題老充。專家系統(tǒng)的建立及功能的完善需要根據(jù)電火花成形加工的特點(diǎn)，結(jié)合多年來的試驗(yàn)研究成果及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)螟左，不斷充實(shí)啡浊、改進(jìn)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，細(xì)化推理過程胶背，建立良好的人機(jī)接口扳辆，從而根據(jù)不同的加工要求尽由，實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)優(yōu)化及加工過程中的在線實(shí)時(shí)調(diào)整，達(dá)到降低操作難度雷镀、實(shí)現(xiàn)高效率野戏、高精度和穩(wěn)定加工的目的。

　≌滋辍②人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

　　雖然專家系統(tǒng)可使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有類似人類專家的解決間題的能力哺挺，但其在知識(shí)的獲取方面存在困難，自學(xué)能力差被核。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種通過利用計(jì)算機(jī)對(duì)人類大腦功能進(jìn)行抽象暴姓、簡(jiǎn)化和模擬而建立的高度非線性系統(tǒng)，它具有自組織勃提、自學(xué)習(xí)湿儡、容錯(cuò)性和并行處理信息的能力，特別適合處理復(fù)雜問題燥及，是對(duì)專家系統(tǒng)的有力補(bǔ)充眷滤。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已有多種不同的結(jié)構(gòu)模型派阱，今后應(yīng)將多種結(jié)構(gòu)模型合理結(jié)合，充分發(fā)揮人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自身優(yōu)勢(shì)斜纪，與專家系統(tǒng)贫母、模糊控制技術(shù)互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高對(duì)放電狀態(tài)盒刚、加工效率腺劣、放電位置等的預(yù)測(cè)精度，提高在線實(shí)時(shí)控制效果因块，推動(dòng)電火花成形加工過程控制向更高層次發(fā)展橘原。

　　③模糊控制技術(shù)的應(yīng)用

　　模糊控制技術(shù)是在模糊集合論涡上、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)趾断，通過輸入少量參數(shù)，模糊控制系統(tǒng)即可自動(dòng)選擇最優(yōu)參數(shù)吩愧，自動(dòng)監(jiān)控加工過程芋酌，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、最優(yōu)化控制慎瓮。此外菜臣，將自適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力引人模糊控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊控制規(guī)則捧法、隸屬函數(shù)和模糊量化在控制中的自動(dòng)調(diào)整和完善萄天。由于電火花成形加工機(jī)理尚未得到充分認(rèn)識(shí)异瞭，因此模糊控制技術(shù)在電火花成形加工中的應(yīng)用還存在許多不完善之處，需要進(jìn)一步深人研究卦须，如：模糊集合隸屬函數(shù)的求取睛宝、模糊控制參數(shù)調(diào)整的優(yōu)化方法、用模糊方法對(duì)加工狀態(tài)建模考瘪、模糊預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)昼薯、運(yùn)算速度的提高等。有必要進(jìn)一步完善模糊控制與自適應(yīng)控制悯歇、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)彪珠、專家系統(tǒng)的結(jié)合，充分發(fā)揮各種控制方法的優(yōu)勢(shì)风捌，以解決上述難題浸船，實(shí)現(xiàn)高效率、高精度寝蹈、低損耗李命、穩(wěn)定的加工過程控制。

　　為了緊跟先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展步伐箫老，應(yīng)將最先進(jìn)的人工智能技術(shù)引人電火花成形加工過程控制中封字，利用各種控制技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，研制智能化耍鬓、模塊化的電火花成形加工機(jī)床的控制部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)阔籽，促進(jìn)電加工產(chǎn)業(yè)的全面技術(shù)進(jìn)步。

　　3.5 操作安全與環(huán)境保護(hù)

　　隨著科技進(jìn)步和人類文明的發(fā)展牲蜀，人們對(duì)工作條件的改善和環(huán)境保護(hù)的要求越來越高笆制。電火花成形加工由于其自身特點(diǎn)，在加工過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生工作液飛濺涣达、煙霧在辆、噪聲、電磁輻射度苔、有害氣體等不安全因素和污染匆篓，對(duì)操作者人身安全及環(huán)境的危害不可忽視。因此糠管，為保證電加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展妙帆，必須根據(jù)“綠色制造”原則，實(shí)現(xiàn)資源的最有效利用和廢棄物的最低限度產(chǎn)生與排放罐葫。具體應(yīng)采取以下措施：①封閉的機(jī)床工作區(qū)兵雪。這有利于改善工作液、煙霧屋迄、電磁輻射等對(duì)人體晒茁、機(jī)床易仍、工作環(huán)境的污染，有利于操作過程中防止觸電危險(xiǎn)以及對(duì)有害氣體的集中處理排放捷嘁；②替代性技術(shù)的運(yùn)用绵盔。例如，為減少使用工作液所造成的環(huán)境污染鳍彪，可在保證加工效率璃璧、加工精度、加工成本以及加工過程穩(wěn)定性的前提下刊愚，盡量選用污染較小的工作液踊跟，同時(shí)應(yīng)大力研究、開發(fā)不使用工作液的成形加工技術(shù)鸥诽；③廢棄物的后處理商玫。對(duì)于加工中產(chǎn)生的廢液、廢氣必須經(jīng)過處理后才能排放牡借。需要特別指出拳昌，對(duì)加工過程產(chǎn)生的污染物的合理處理，不僅有利于提高工作的安全性钠龙、減少環(huán)境污染炬藤，還有利于改善操作者的工作環(huán)境，使操作者工作時(shí)心情愉快碴里，這對(duì)于提高電加工產(chǎn)業(yè)的社會(huì)形象和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也是十分有益的刻像。

　　4．結(jié)語(yǔ)

　　電火花成形加工技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域占有重要地位，是實(shí)現(xiàn)難加工材料并闲、復(fù)雜零件精密加工的有效手段。研究人員應(yīng)借鑒其它加工技術(shù)發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)谷羞，揚(yáng)長(zhǎng)避短帝火，充分利用現(xiàn)代科技發(fā)展的相關(guān)成果，在深人研究電火花放電機(jī)理的基礎(chǔ)上脯黎，指導(dǎo)電火花成形加工工藝?yán)碚摵涂刂评碚摰难芯慷猓纳茩C(jī)床結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，建立基于PC機(jī)的開放性數(shù)控體系兵正，實(shí)現(xiàn)智能控制技術(shù)與電火花成形加工技術(shù)的有機(jī)結(jié)合橱墨，同時(shí)高度重視操作安全和環(huán)境保護(hù)，全面推動(dòng)電火花成形加工技術(shù)更快發(fā)展窖硝。

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