本發(fā)明涉及電火花過程控制，屬于特種加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于多軸聯(lián)動電火花進給速度控制器設(shè)計方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)代數(shù)控機械加工包含CAD(計算機輔助設(shè)計)，CAM(計算機輔助制造)，后處理，數(shù)控加工幾個典型的環(huán)節(jié)，如圖1所示。由CAD對加工工件進行設(shè)計，CAM模擬加工過程生成加工軌跡信息，而后處理過程針對設(shè)備或工藝過程對加工代碼進行優(yōu)化，獲得更好的加工效果。電火花加工是利用工件和電極之間的一系列火花放電，對工件材料進行去除的一種過程。電火花加工普遍被用于模具、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。電火花加工與傳統(tǒng)銑削加工相比，有很多不同的地方。比如電火花加工是非接觸式加工，多軸聯(lián)動電火花加工可以加工出非常復雜的型腔，將加工工具電極的表面形狀復制到工件上。例如閉式整體葉盤采用如圖2所示的六軸聯(lián)動電火花加工機床進行加工，利用三根直線軸X、Y、Z和三根旋轉(zhuǎn)軸A、B、C的合成運動，可以將加工工具電極進給到閉式整體葉盤內(nèi)部，將電極的表面形狀復制到閉式整體葉盤上，完成葉盤的加工，如圖3所示。在多軸聯(lián)動的情況下，電極上放電點相對于工件上對應點之間的相對運動量是合成運動的結(jié)果，在電火花機床數(shù)控系統(tǒng)中，采用擴展線位移的方式對直線軸線速度和旋轉(zhuǎn)軸角速度進行合成，即將N個軸的各自速度值進行正交合成。由于線速度和角速度量綱的不同，直接的不考慮旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)半徑的合成勢必會造成速度的不匹配，從而影響到加工效果。電火花加工中，與銑削加工中根據(jù)的給定的速度進給不同，是根據(jù)測量的極間狀態(tài)決定加工方向向前還是向后，并且根據(jù)當前測量的極間電壓和設(shè)定伺服電壓的差值決定向前或向后的速度，根據(jù)電極和工件之間放電狀態(tài)的不同，可以分為開路，正常放電，短路，電弧等四種狀態(tài)。伺服控制系統(tǒng)通過采集電壓、電流等信息估計放電狀態(tài)，然后根據(jù)經(jīng)驗公式?jīng)Q定電極的進給速度。在經(jīng)驗公式中，進給速度是用線速度進行表示的。在有旋轉(zhuǎn)軸參與的伺服控制中，數(shù)控系統(tǒng)并不知道電極和工件的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)半徑的大小，這就造成了實際進給量與經(jīng)驗公式所要求的進給量之間的差距。在這種情況下，同樣的角速度，在加工點的旋轉(zhuǎn)半徑不同的情況下進行同樣的處理是極不合理的。由于旋轉(zhuǎn)軸是復雜型腔加工必須采用的，這種情況下，正確處理旋轉(zhuǎn)軸運動和旋轉(zhuǎn)軸參與的合成運動是必要的。將旋轉(zhuǎn)軸與直線軸速度進行統(tǒng)一需要知道旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)半徑，在加工之前，有了電極和工件的旋轉(zhuǎn)半徑信息才可以進行后處理規(guī)劃。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于多軸聯(lián)動電火花加工的進給速度后處理器設(shè)計方法，能夠大幅減少量綱不匹配造成的速度波動，避免旋轉(zhuǎn)軸參與的運動放電狀態(tài)不穩(wěn)定，減少開路與短路狀態(tài)的發(fā)生，提升電火花加工的效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：一種用于多軸聯(lián)動電火花加工的進給速度后處理器設(shè)計方法，該方法包含以下步驟：步驟一：加工工具電極和工件參考點的選取與旋轉(zhuǎn)半徑的測量，用于后面每個軸運動比率的計算；步驟二：根據(jù)各個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)半徑求出各個旋轉(zhuǎn)軸的運動比率；步驟三：從第一行G代碼開始逐行讀取加工G代碼，根據(jù)每一行G代碼的各個運動軸的運動量，通過加權(quán)平均法求出該行G代碼的運動比例系數(shù)，直至所有行G代碼計算結(jié)束；步驟四：從第一行G代碼開始逐行將原先規(guī)劃的進給速度乘以該行G代碼的運動比例系數(shù)，并用算好的結(jié)果替代原來的進給速度，直至所有行G代碼計算結(jié)束；步驟五：更改好進給速度后的G代碼傳遞給數(shù)控系統(tǒng)，從而能夠減小旋轉(zhuǎn)軸參與的運動放電狀態(tài)不穩(wěn)定，減少開路與短路狀態(tài)的發(fā)生，提升有效放電率。本發(fā)明原理如下：對于有旋轉(zhuǎn)軸參與的多軸聯(lián)動電火花加工來說，控制的對象是電極和工件之間的相對距離。但是從數(shù)控系統(tǒng)伺服控制的角度來看，如果是旋轉(zhuǎn)軸運動，那么工件的線速度是角速度和工件上放電點與旋轉(zhuǎn)軸之間半徑的乘積。旋轉(zhuǎn)軸運動一個單位的位移需要等于直線軸運動一個單位的位移。以三根直線軸三根旋轉(zhuǎn)軸參與運動的六軸聯(lián)動為例，三根直線軸定義為X、Y、Z，三根旋轉(zhuǎn)軸定義為A、B、C。所以我們給每個軸引入一個運動比率，這個比率可以表示為：設(shè)直線軸的運動系數(shù)為1，公式(1)可以簡化為：加工工具電極和工件的旋轉(zhuǎn)半徑選擇是基于他們的CAD模型的。一般來說，參與放電的部分半徑最大的位置是最容易產(chǎn)生放電集中的位置，所以加工工具電極和工件上沿該運動軸的最大旋轉(zhuǎn)半徑選為該軸的參考半徑。在得到各個軸的參考半徑后，根據(jù)公式(2)就可以求出各個旋轉(zhuǎn)軸的運動系數(shù)，例如軸n的運動系數(shù)為：在得到每根軸的運動系數(shù)后，采用加權(quán)算法算出某行多軸聯(lián)動軌跡的運動比例系數(shù)。比如，在一行G代碼中各個軸的位移為Δx,Δy,Δz,Δa,Δb,Δc，加權(quán)平均算法就是各個軸的速度倍率系數(shù)按照一行G代碼中各個運動軸運動量所占的權(quán)重進行加權(quán)平均。是i軸的權(quán)重。Δx,Δy,Δz合成一個3維空間中的直線，所以他們的運動量應當先進行合成再進行加權(quán)平均。其中加權(quán)平均多軸聯(lián)動軌跡的運動比例系數(shù)是各個軸的系數(shù)與權(quán)重乘積的總和。多軸聯(lián)動軌跡的運動比例系數(shù)可以表示為：在得到該行G代碼的運動比例系數(shù)后，將該行G代碼原先規(guī)劃的進給速度乘以該行系數(shù)k，并用計算得到的結(jié)果替代原來設(shè)置的進給速度。將更改后的G代碼傳遞給數(shù)控系統(tǒng)，按照修改后的G代碼進行電火花放電加工。與現(xiàn)有技術(shù)相比，未處理的加工代碼有著較大的速度波動，在這種情況下，無法保持持續(xù)穩(wěn)定的電火花放電加工。有可能因為旋轉(zhuǎn)軸參與的進給由于旋轉(zhuǎn)半徑過大，產(chǎn)生較大的線速度，造成頻繁的短路與拉弧，不但降低了加工效率，還產(chǎn)生了短路拉弧造成的不良加工后果如表面燒蝕、金屬改性。通過采用本發(fā)明的用于多軸聯(lián)動電火花加工的進給速度后處理器，運動量較大的軸的運動系數(shù)占據(jù)較大的權(quán)重，可以有效的減小速度波動，實現(xiàn)更為穩(wěn)定的電火花加工狀態(tài)，降低短路、開路、拉弧等不良加工狀態(tài)概率，提升電火花加工效率。附圖說明圖1是本發(fā)明的實施體系數(shù)控加工幾個典型環(huán)節(jié)示意圖。圖2是本發(fā)明用于多軸聯(lián)動電火花加工的進給速度后處理器設(shè)計方法流程圖。圖3是本發(fā)明的實施平臺六軸聯(lián)動電火花加工機床示意圖。圖4是本發(fā)明的多軸聯(lián)動進給軌跡示意圖。具體實施方式本發(fā)明的具體實施例在圖3所示的電極加工閉式整體葉盤G代碼中實施并在上海漢霸機電有限公司生產(chǎn)的HE70電火花成形機上進行。選取的工件的參考旋轉(zhuǎn)半徑為120mm，加工工具電極的參考旋轉(zhuǎn)半徑為27.5714mm。實施例：根據(jù)測量，選取的工件的參考旋轉(zhuǎn)半徑為120mm，加工工具電極的參考旋轉(zhuǎn)半徑為27.5714mm。給每個軸引入一個速度比率，由于A軸并不運動，所以X、Y、Z和A的運動比率設(shè)為1。通過公式(3)求出兩根旋轉(zhuǎn)軸的運動比率，其中kB＝0.4774648，kC＝2.0780874。然后用基于以上結(jié)果的旋轉(zhuǎn)軸系數(shù)，從第一行開始逐行讀取G代碼，求出每一行G代碼各個運動軸的運動量，通過加權(quán)平均法求出該行G代碼的運動比例系數(shù)k，經(jīng)計算k的取值范圍是(0.4775，1.6185)。從第一行G代碼開始逐行將原先的加工速度按照經(jīng)驗公式計算為F10，在乘以運動比例系數(shù)k后，進給速度的取值變?yōu)镕4.775到16.185。然后用上述更改好進給速度后的G代碼傳遞給數(shù)控系統(tǒng)，進行閉式整體葉盤的加工實驗，與全程采用恒定進給速度F10的代碼進行對比實驗。實驗使用的加工工具電極材料為POCOEDM-C3，閉式整體葉盤工件材料為C45E4鋼。加工條件如下表1所示：表1閉式整體葉盤加工實驗參數(shù)工件極性開路電壓峰值電流脈沖寬度脈沖間隔抬刀高度抬刀周期負極120V36A80μs8μs1mm5s每個方法分別采用1個加工工具電極加工3次，具體加工結(jié)果的表2所示：表2兩種進給速度控制方法加工結(jié)果比較由表2可以看出，無論是在加工時間上還是在工具電極的損耗上，使用基于加權(quán)平均的多軸聯(lián)動電火花進給速度控制方法得到的結(jié)果均好于恒定進給速度。以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過改變材料或者是特點情況可以得到的技術(shù)方案，皆應在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。