電火花線切割自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源發(fā)展需解決的關(guān)鍵技術(shù)

凡銀生，白基成，李強(qiáng)，李朝將

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001；2.清華大學(xué)機(jī)械工程系，北京100084）

電火花線切割自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源發(fā)展需解決的關(guān)鍵技術(shù)

凡銀生1，白基成1，李強(qiáng)1，李朝將2

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001；2.清華大學(xué)機(jī)械工程系，北京100084）

在綜合分析電火花線切割節(jié)能脈沖電源相關(guān)資料并結(jié)合課題組長期從事脈沖電源技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，提出了自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源今后發(fā)展需解決的關(guān)鍵技術(shù)，包括電極絲低損耗技術(shù)、功率管零開關(guān)損耗及能量快速回饋技術(shù)、放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)及智能自適應(yīng)控制技術(shù)等。

電火花線切割加工；脈沖電源；節(jié)能；自適應(yīng)

國家裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃及“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備重大專項(xiàng)”提出制造業(yè)的發(fā)展要調(diào)整轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新升級(jí)。綠色、智能制造是制造業(yè)的主要發(fā)展方向之一，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支柱，制造業(yè)應(yīng)致力于節(jié)能減排、提高我國產(chǎn)品的附加值與競爭力［1-2］。

電火花線切割加工作為目前應(yīng)用最廣的零件加工方法之一，尤其在模具、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。由于電火花線切割加工是利用火花放電產(chǎn)生的熱量對(duì)工件進(jìn)行切割，能實(shí)現(xiàn)對(duì)高脆性、高韌性、高強(qiáng)度和高硬度等各種導(dǎo)電材料的加工，且為非接觸加工，加工過程中無宏觀切削力，能加工各種復(fù)雜表面、窄縫及低剛度零件，可保證工件具有較好的加工表面質(zhì)量和加工精度［3］。因此，電火花線切割加工已成為模具工業(yè)、汽車制造業(yè)、航空航天和新材料工業(yè)等領(lǐng)域中的一種極其重要且不可替代的加工手段［4］。

當(dāng)今電火花線切割加工技術(shù)已發(fā)展到一個(gè)新的階段，這首先得益于電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代控制技術(shù)的飛速發(fā)展。脈沖電源作為電火花線切割機(jī)床的心臟，決定著電火花線切割加工表面質(zhì)量、電極絲損耗、加工精度、生產(chǎn)效率、加工穩(wěn)定性及電能利用率等指標(biāo)，也一直是電火花線切割技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床作為我國的獨(dú)有產(chǎn)品和主要生產(chǎn)及使用的機(jī)種，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工厚度大、生產(chǎn)及使用成本低等優(yōu)勢(shì)。由于目前對(duì)脈沖電源的智能自適應(yīng)節(jié)能技術(shù)方面的研究還不成熟，在機(jī)床上尚未得到很好的應(yīng)用，造成電火花線切割機(jī)床的電能利用率較低、能量浪費(fèi)嚴(yán)重、加工效率和加工質(zhì)量低等問題。智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源采用儲(chǔ)能元件電感代替耗能元件電阻，且智能自適應(yīng)控制技術(shù)能大幅提高電能利用率，自動(dòng)選取最優(yōu)的加工參數(shù)，極大地提高機(jī)床的自動(dòng)化程度、加工效率及產(chǎn)品質(zhì)量。因此，隨著制造業(yè)向綠色、智能化方向發(fā)展，電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源更是該領(lǐng)域研究的重中之重。

1 電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源技術(shù)

傳統(tǒng)電火花線切割脈沖電源大多采用電阻限流式設(shè)計(jì)（圖1），使直流電源電壓（100 V）與火花間隙維持電壓（20 V）之間的電壓差全部施加在限流電阻上，而限流電阻和加工間隙通過相同的電流，使80%左右的電能消耗在限流電阻上，電能利用率僅為20%左右。同時(shí)，電阻的發(fā)熱對(duì)電源的散熱設(shè)計(jì)要求更嚴(yán)格，導(dǎo)致電源能效的進(jìn)一步下降和電源體積的增大。

圖1 晶體管電阻式脈沖電源

目前，電火花線切割節(jié)能脈沖電源的設(shè)計(jì)主要是以儲(chǔ)能元件代替電阻限流，進(jìn)而起到節(jié)能的作用，其中以電感限流為主（圖2）。電感限流主要是利用流過電感的電流不能突變的特性，使間隙被擊穿的瞬間，流過間隙的電流不會(huì)瞬間變得很大。由于電感為儲(chǔ)能元件，避免了發(fā)熱損耗，通過設(shè)計(jì)回饋電路，可把電感中剩余的能量反輸給電源，進(jìn)一步提高脈沖電源的能量利用率。

圖2 晶體管電感式節(jié)能脈沖電源

綜合分析相關(guān)資料，并結(jié)合課題組長期從事脈沖電源技術(shù)的研究，認(rèn)為電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源技術(shù)的發(fā)展需解決好以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):①電極絲低損耗技術(shù)；②功率管零開關(guān)損耗及能量快速回饋技術(shù)；③放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)；④智能自適應(yīng)控制技術(shù)。

2 電極絲低損耗技術(shù)

電火花加工過程中不可避免地存在不同程度的工具電極損耗，特別對(duì)于往復(fù)走絲電火花線切割加工，電極絲的損耗會(huì)影響加工精度，甚至?xí)饠嘟z。在放電加工過程中，為有效地抑制電極絲損耗，一般是利用電火花加工過程中的極性效應(yīng)、吸附效應(yīng)、傳熱效應(yīng)、面積效應(yīng)等來實(shí)現(xiàn)，如能把這些效應(yīng)加以利用，一般都能達(dá)到電極絲極低損耗加工甚至無損耗加工［5］。陸紀(jì)培等［6］根據(jù)傳熱理論對(duì)電極絲的低損耗現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析，對(duì)于符合等熱流密度的脈沖電源，在放電初期通道較小時(shí)，電流也較??；隨著放電時(shí)間的延長，通道擴(kuò)大，電流也隨之增加，但熱流密度一直保持在臨界值以下，使電極絲表面溫度始終低于其熔點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)電極絲的低損耗。放電電流波形上升率與下降率的不同，將導(dǎo)致熱源尺寸和熱流密度上的差異，從而對(duì)工件和電極絲的蝕除產(chǎn)生較大影響。盧智良［7］分析了電流上升率對(duì)電極損耗的影響，并提出對(duì)功率管實(shí)行分時(shí)開通，使電流波形呈階梯上升，通過控制電流上升斜率，達(dá)到控制電極損耗的目的。針對(duì)脈沖電流上升沿斜率對(duì)電火花線切割加工效率和電極絲損耗的影響，郭鐘寧等［8］設(shè)計(jì)了電流階梯波脈沖電源。該電源放電時(shí)的電流是沿階梯增長的，與矩形波相比，在電流增長期間，由于采用了較小的加工電流和放電功率，減緩了離子流能量的增加，且對(duì)電子流的影響很小。因此，對(duì)加工效率的影響很小，還能達(dá)到降低電極絲損耗的目的。此外，電極損耗與工藝過程有很大的關(guān)系。文獻(xiàn)［9］從理論上計(jì)算得出，鉬絲低損耗條件出現(xiàn)在峰值電流與脈沖寬度之比為0.5～2 A/μs之間。減小峰值電流，增大脈沖寬度，有利于降低鉬絲損耗。

根據(jù)課題組以前研制的晶體管電感式節(jié)能脈沖電源，相對(duì)于晶體管電阻式脈沖電源，兩者在加工電流波形上存在以下不同之處:

（1）電流波形的上升沿不同，包括上升斜率和上升趨勢(shì)。晶體管電感式節(jié)能脈沖電源的電流波形上升斜率可達(dá)6 A/μs，且其變化趨勢(shì)為由小變大，即下凹曲線（圖3）；而電阻式脈沖電源的電流波形上升斜率一般僅為2 A/μs，其變化趨勢(shì)為由大變小，即上凸曲線（圖4）。

（2）放電維持階段的電流波形不同。電感式節(jié)能脈沖電源在加工間隙被擊穿后的整個(gè)脈寬期間，由于沒有限流電阻，加工電流是一直上升的（在電源輸出功率允許的前提下），所以電流波形沒有維持階段，而是呈三角形；而電阻式脈沖電源的放電維持階段的電流波形較平緩。

圖3 晶體管電感式節(jié)能脈沖電源的加工波形

圖4 晶體管電阻式脈沖電源的加工波形

（3）峰值電流不同。電感式節(jié)能脈沖電源的峰值電流值能達(dá)到很大，且與脈寬和擊穿階段的狀態(tài)有關(guān)。脈寬越大，電流上升達(dá)到的值越大，且不同的放電初期狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的峰值電流，即加工時(shí)可看到變化范圍較大的峰值電流；而電阻式脈沖電源的電流波形變化較小，且電流峰值較固定，不會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)。

（4）占空比不同。電感式節(jié)能脈沖電源的峰值電流較大，為了實(shí)現(xiàn)消電離的目的，一般需采用較小的占空比；若采用與電阻式脈沖電源相同的占空比，就會(huì)較頻繁地出現(xiàn)燒絲現(xiàn)象。

因此，減小電感式節(jié)能脈沖電源的電極絲損耗，可從電流波形入手加以分析，尋求最佳放電電流波形，更好地指導(dǎo)高效率、低電極絲損耗的節(jié)能脈沖電源的研制。

在電火花線切割加工中，放電發(fā)生后緊接著流過大峰值電流，則電極絲的損耗會(huì)變大。采用如圖5所示的電流波形a-e-g-h，即高壓小電流擊穿，低壓大電流加工，可在放電發(fā)生后延遲流過大電流，從而能在維持能量投入總量的情況下降低電極絲的損耗。

3 功率管零開關(guān)損耗及能量快速回饋技術(shù)

根據(jù)課題組以前研制的晶體管電感式節(jié)能脈沖電源，對(duì)其放電能量及功率管高頻開關(guān)損耗進(jìn)行了分析，可知功率管高頻開關(guān)損耗占電源提供能量的較大一部分。因此，為進(jìn)一步提高脈沖電源的能量利用率，功率管零開關(guān)損耗技術(shù)至關(guān)重要。

圖5 電流波形控制

功率開關(guān)管實(shí)際帶有寄生電阻和電容（圖6），由于電路中不可避免地存在寄生電感，如感性的負(fù)載、PCB板上的引線、導(dǎo)線等。當(dāng)功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，在功率管的集電極和發(fā)射極之間會(huì)產(chǎn)生高頻震蕩，即所謂的浪涌電壓；當(dāng)寄生電感很大或通過的電流很大或關(guān)斷時(shí)間很短時(shí)，產(chǎn)生的浪涌電壓較大，增加了功率管的開關(guān)損耗，將對(duì)電路造成危險(xiǎn)。

圖6 帶有寄生元件的功率開關(guān)管等效電路

一般情況下，設(shè)計(jì)緩沖回路是抑制過電壓的有效措施，能將產(chǎn)生的過高浪涌電壓吸收掉或先存儲(chǔ)起來，再慢慢通過電阻消耗掉或反饋給主回路。功率開關(guān)管的緩沖電路通常有以下3種:

（1）緩沖電路為RC緩沖電路時(shí)（圖7a），對(duì)抑制瞬變電壓很有效，適用于小功率等級(jí)的低頻電路。但由于母線存在的寄生電感，隨著電源功率級(jí)別的增大，可能會(huì)同寄生電感作減幅震蕩。

（2）緩沖電路為充放電型RCD緩沖電路時(shí)（圖7b），產(chǎn)生的浪涌電壓通過快恢復(fù)二極管迅速向電容充電，用來抑制瞬變電壓，緩沖回路中的電阻可選擇大一些，以減輕開通時(shí)功率開關(guān)管的負(fù)擔(dān)。

（3）緩沖電路為放電阻止型RCD緩沖電路時(shí)（圖7c），適合大中型器件。因放電阻止型緩沖吸收電路的電容電壓在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)從電源電壓開始上升，吸收過電壓的效果較差；功率管關(guān)斷前，緩沖回路中的電容Cs不能將上次關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的全部能量回饋到電源，只將過充部分能量回饋回去，吸收能力不如充放電型RCD緩沖電路［10-11］。

圖7 3種緩沖電路示意圖

緩沖回路的設(shè)計(jì)對(duì)關(guān)斷浪涌電壓有很好的抑制效果，緩沖回路中發(fā)生的損耗少。

由于電感式節(jié)能脈沖電源的主回路中沒有限流電阻，使回路呈感性回路。通過適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)，對(duì)功率管采用零電壓開關(guān)方式的軟開關(guān)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)零開關(guān)損耗。此外，可通過運(yùn)用狀態(tài)空間平均法，建立一種電感式節(jié)能脈沖電源的等效電路模型和等效傳遞函數(shù)模型，對(duì)其放電電流的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，為電感回路的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，以抑制電感在功率管關(guān)斷期間產(chǎn)生的高壓反峰，以及解決放電電流爬升和拖尾的現(xiàn)象。

在電感式節(jié)能脈沖電源中，能量快速回饋電路可使放電回路中多余的能量快速返給電源，還能使電感在功率管斷開時(shí)瞬間產(chǎn)生的能量快速返給電源，進(jìn)一步提高脈沖電源的能量利用率。

4 放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)

放電狀態(tài)檢測(cè)是電火花線切割實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效加工的關(guān)鍵，是伺服進(jìn)給控制和電源自適應(yīng)加工的保障。幾種放電狀態(tài)檢測(cè)方法中，常用電壓法采集極間的電壓波形或平均電壓，進(jìn)行放電狀態(tài)的辨別，主要有以下幾種方法:

（1）間隙電壓平均值檢測(cè)法。電火花線切割加工過程中，在加工條件和加工參數(shù)確定的情況下，穩(wěn)定放電加工時(shí)的間隙電壓會(huì)處于一個(gè)范圍內(nèi)，如超出了該范圍，則可認(rèn)為加工過程處于非正常加工狀態(tài)。該檢測(cè)方法電路簡單，但受加工電參數(shù)的影響，檢測(cè)反應(yīng)靈敏度較低。

（2）間隙平均脈寬電壓檢測(cè)法。耿春明針對(duì)微細(xì)電火花加工間隙電壓平均值檢測(cè)法的檢測(cè)靈敏度低的不足，研究了間隙平均脈寬電壓檢測(cè)方法［13］，即去掉放電脈間時(shí)間，只記錄剛檢測(cè)到的平均脈寬電壓信號(hào)。由于該方法剔除了脈沖間隔電壓波形的影響，使檢測(cè)更準(zhǔn)確。

（3）間隙脈寬電壓數(shù)字平均法，其基本思想與間隙平均脈寬電壓檢測(cè)法一致。對(duì)間隙脈寬階段的電壓進(jìn)行采樣，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而在脈間階段不進(jìn)行采樣。將一段時(shí)間內(nèi)采樣的電壓值進(jìn)行數(shù)字平均，得到一個(gè)電壓值［14］。該數(shù)字平均法有效地濾除了脈間階段的零電壓或負(fù)電壓對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

（4）閾值調(diào)節(jié)法放電狀態(tài)檢測(cè)法。李明輝提出變閾值放電狀態(tài)檢測(cè)方法［15］，區(qū)分電火花線切割加工過程中的空載、火花放電和短路3種基本放電狀態(tài)的電壓閾值可人為改變。根據(jù)加工中選定的峰值電流選擇電壓比較器來調(diào)節(jié)閾值，該方法將電壓閾值與間隙電流聯(lián)系在一起，進(jìn)行多檔閾值調(diào)節(jié)。

（5）基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的間隙狀態(tài)識(shí)別技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種高度非線性的系統(tǒng)，電火花線切割間隙加工狀態(tài)是個(gè)非線性復(fù)雜過程，可根據(jù)加工條件和切割結(jié)果來選擇合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采集間隙電壓和電流信號(hào)大小與放電狀態(tài)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練；反過來，將訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)用來鑒別相同加工條件下的間隙放電狀態(tài)，可進(jìn)行在線調(diào)整伺服控制［16-19］。

在電感式節(jié)能脈沖電源中，由于沒有限流電阻，間隙電流波形為三角波、梯形波等非矩形波形，放電脈寬初始時(shí)的火花電壓可能低于放電脈寬結(jié)束時(shí)的短路電壓，固定閾值法很難對(duì)其準(zhǔn)確區(qū)分，影響了檢測(cè)精度。為此，設(shè)計(jì)了基于自身間隙電流的浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)［12］，主要包括以下幾個(gè)模塊:浮動(dòng)閾值生成模塊、間隙電壓采樣模塊、波形識(shí)別模塊、浮動(dòng)穩(wěn)壓電源模塊、間隙狀態(tài)處理模塊及顯示模塊等（圖8）。該檢測(cè)方法是通過在線實(shí)時(shí)采樣間隙電壓和間隙電流，使間隙電流通過浮動(dòng)閾值生成模塊產(chǎn)生浮動(dòng)閾值電壓（圖9），并根據(jù)間隙電流在線實(shí)時(shí)生成的電壓浮動(dòng)閾值與間隙電壓進(jìn)行在線比較，以區(qū)別空載、火花放電和短路等放電狀態(tài)。浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)能檢測(cè)不同的間隙電壓波形，擴(kuò)大了檢測(cè)范圍，提高了檢測(cè)精度。

圖8 浮動(dòng)閾值法間隙放電狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖

圖9 火花浮動(dòng)閾值與間隙電壓波形

由于電火花線切割加工采用直徑較小的鉬絲或黃銅絲作為電極，電極絲承載的電流有限，長時(shí)間的短路極易發(fā)生燒絲現(xiàn)象，影響加工效率和表面質(zhì)量；且在短路狀態(tài)時(shí)，間隙的短路電流很高，但不蝕除工件材料，能量被白白浪費(fèi)掉。通常，電火花線切割機(jī)床在檢測(cè)到短路狀態(tài)后會(huì)等待一段時(shí)間，再控制機(jī)床進(jìn)行回退來消除短路狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)不到短路狀態(tài)時(shí)，再根據(jù)放電間隙狀態(tài)快速進(jìn)給或正常進(jìn)給。機(jī)床的一進(jìn)一退會(huì)影響加工表面質(zhì)量，且通過上位機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)、反饋等命令傳送，等待時(shí)間較長，降低了切割效率。因此，進(jìn)行長短路抑制對(duì)提高節(jié)能脈沖電源的能量利用率和切割效率、切割精度都具有重要意義。

長短路放電狀態(tài)抑制原理見圖10。脈沖電源根據(jù)放電狀態(tài)檢測(cè)間隙狀態(tài)，當(dāng)判斷短路時(shí)間超過一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)行短路調(diào)制，利用走絲加調(diào)制過程中的小脈間來影響加工間隙狀態(tài)，去除短路狀態(tài)。如果短路非常嚴(yán)重，通過短路調(diào)制不能去除短路狀態(tài)時(shí)，再通過上位機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行回退切割，這能減少機(jī)床的回退次數(shù)，且能快速消除短路狀態(tài)，提高加工精度和切割速度及脈沖電源的能量利用率。

圖10 長短路放電狀態(tài)抑制原理框圖

5 智能自適應(yīng)控制技術(shù)

將智能自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于節(jié)能脈沖電源，不僅能提高脈沖電源的能量利用率，還能提高電火花線切割的加工效率和加工質(zhì)量。

電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源是指其能通過與上位機(jī)配合的工作方式，盡量減少加工過程中的人為操作，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的加工。脈沖電源智能性實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)有:①在加工開始前，通過人工設(shè)定加工條件，能自動(dòng)選取最優(yōu)脈沖參數(shù)；②在加工過程中，脈沖電源能與上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊；③脈沖信號(hào)的發(fā)生與控制在加工過程中需便于調(diào)整且穩(wěn)定可靠，即要求脈沖信號(hào)的發(fā)生與控制裝置硬件電路簡化，能通過程序的調(diào)整進(jìn)行控制；④在加工過程中，能高速有效地采集加工間隙的數(shù)據(jù)并判別加工間隙狀態(tài)；⑤能根據(jù)檢測(cè)判別對(duì)所得的間隙狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，自動(dòng)調(diào)整脈沖參數(shù)和最佳進(jìn)給速度。

基于此，提出了一種電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源，其總體結(jié)構(gòu)框圖見圖11。設(shè)計(jì)基于DSP和FPGA的間隙電流波形可控的電感式節(jié)能脈沖電源。脈沖電源采用DSP+FPGA配置程序的方式實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)發(fā)生功能，使脈沖信號(hào)能隨時(shí)通過改變程序中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，在工藝數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)定表面粗糙度找出與其對(duì)應(yīng)的最大加工速度，實(shí)現(xiàn)脈沖參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化選取。

電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源的主要特點(diǎn)有:①基于浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)，采用統(tǒng)計(jì)單個(gè)脈沖寬度時(shí)間內(nèi)的空載時(shí)間、火花時(shí)間、短路時(shí)間，計(jì)算采樣時(shí)間內(nèi)的空載率、火花率和短路率的方法，實(shí)現(xiàn)放電狀態(tài)的穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確檢測(cè)；②建立以空載率與短路率的差值為控制目標(biāo)的電火花線切割放電狀態(tài)自調(diào)整模型，利用自適應(yīng)控制算法在線調(diào)節(jié)進(jìn)給速度和脈沖間隔，使加工始終趨于最佳狀態(tài)；③建立以空載率與短路率的差值波動(dòng)和進(jìn)給速度波動(dòng)為輸入的工件厚度在線檢測(cè)和預(yù)測(cè)模型，實(shí)時(shí)獲得工件厚度并自動(dòng)設(shè)置最佳的加工參數(shù)，以適應(yīng)工件不同輪廓的加工；④以正交試驗(yàn)法進(jìn)行加工工藝參數(shù)研究并提取樣本數(shù)據(jù)，采用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GRNN）構(gòu)造電火花線切割加工工藝參數(shù)模型，建立以表面粗糙度和工件厚度為輸入的加工參數(shù)智能自選系統(tǒng)。

6 結(jié)語

電火花線切割脈沖電源的節(jié)能化和智能化是未來發(fā)展的主要方向，電火花線切割智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源需解決的關(guān)鍵技術(shù)包括電極絲低損耗技術(shù)、功率管零開關(guān)損耗及能量快速回饋技術(shù)、放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)及智能自適應(yīng)控制技術(shù)等。只有解決好以上關(guān)鍵技術(shù)，節(jié)能脈沖電源的發(fā)展才會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的階段。

圖11 智能自適應(yīng)節(jié)能脈沖電源的總體結(jié)構(gòu)框圖

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Key Technologies to be Solved for Adaptive Energy-saving Pulse Power of WEDM

Fan Yinsheng1，Bai Jicheng1，LiQiang1，Li Chaojiang2
（1.Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China；2.Tsinghua University，Beijing 100084，China）

Viewing of current development of energy-saving pulse power for wire-cut electrical discharge machining（WEDM），relevant information was analyzed comprehensively.Several key technologies to be solved for adaptive energy-saving pulse power of WEDM are put forward，include low loss technology of wire electrode，zero switching loss technology of power tube and quick energy feedback technology，discharge state detection technology and intelligent adaptive control technology.

WEDM；pulse power；energy-saving；adaptive

TG661

A

1009－279X（2015）01－0001-06

2014-10-25

凡銀生，男，1988年生，博士研究生。