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    重庆时时彩有人赢过吗: 一种电火花放电冲击力的测量系统及方法.pdf

    关 键 词:
    一种 电火花 放电 冲击力 测量 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510114919.8

    申请日:

    2015.03.16

    公开号:

    CN104677542A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01L 5/00申请日:20150316|||公开
    IPC分类号: G01L5/00 主分类号: G01L5/00
    申请人: 山东大学
    发明人: 张勤河; 董红建; 朱光; 王利明; 张敏
    地址: 250061山东省济南市历下区经十路17923号
    优先权:
    专利代理机构: 济南金迪知识产权代理有限公司37219 代理人: 吕利敏
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510114919.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.03.01|||2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种电火花放电冲击力的测量系统及方法,本发明建立的电火花放电冲击力的测量系统,其结构包括单脉冲电源、示波器、针头电极、工件电极、针头电极夹具、工件电极夹具、力传感器、电流探头。利用本发明建立的测量系统进行敲击实验,得到所述测量系统的减幅振动曲线,通过运动学公式求解测量系统的振动学参数,对测量系统进行单脉冲电火花放电实验,用示波器显示并记录放电过程的电压、电流及位移波形曲线,通过位移波形曲线求得弹性力波形曲线、阻尼力波形曲线、惯性力波形曲线,进而求得等效冲击力波形曲线。本发明的测量系统组件简单,安装快捷,实验方便,测量方法精确直观。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种电火花放电冲击力的测量系统,包括单脉冲电源、工作部分和测量 部分,其特征在于:
    所述工作部分包括:针头电极夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹具, 所述针头电极夹具与所述针头电极相连,所述工件电极夹具与所述工件电极相 连,所述单脉冲电源与针头电极、工件电极相连为回路,所述单脉冲电源提供单 脉冲放电;
    所述测量部分包括示波器、力传感器、电流探头,所述力传感器与工件电极 夹具相连接,所述电流探头处于单脉冲电源、针头电极、工件电极的回路中,所 述电流探头捕捉单脉冲放电时的电流和电压,所述示波器与单脉冲电源、电流探 头、力传感器相连,所述示波器采集显示电压、电流、位移变化曲线,优选的, 所述示波器为四通道示波器。

    2.  根据权利要求1所述的电火花放电冲击力的测量系统,其特征在于,所 述工作部分从上到下依次安装针头电极夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹 具;
    或所述工作部分从左至右依次安装针头电极夹具、针头电极、工件电极、工 件电极夹具。

    3.  一种利用权利要求1所述的测量系统测量电火花放电冲击力的方法,包 括如下步骤:
    步骤一,建立所述测量系统,包括单脉冲电源、工作部分和测量部分;
    步骤二,进行敲击实验:敲击所述工作电极,利用示波器采集得到所述测量 系统的减幅振动曲线,所述减幅振动曲线为在示波器上显示的由力传感器变形转 化而来的第二电压波形曲线;
    步骤三,通过运动学公式求解测量系统的振动学参数,所述振动学参数包括: 等效质量m、等效阻尼系数C、等效固有频率ωn、等效阻尼频率ωd、等效粘 滞阻尼率ξ;
    步骤四,在工件电极与针头电极之间滴入放电介质;
    步骤五,对测量系统进行单脉冲电火花放电实验:单脉冲电源产生一次放电 单脉冲;
    步骤六,用示波器显示并记录步骤五放电实验的电压波形曲线、电流波形曲 线及位移波形曲线;
    步骤七,从示波器提取出位移波形曲线,重建获得平滑的等效位移波形曲线, 所述重建为将示波器采集的带有噪波的位移波形曲线重新绘制为平滑的等效位 移波形曲线;
    步骤八,通过等效位移波形曲线求得等效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形 曲线、等效惯性力波形曲线;
    步骤九,通过等效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形 曲线求得等效冲击力波形曲线。

    4.  根据权利要求3所述的电火花放电冲击力的测量方法,其特征在于,所 述步骤四中,在工件电极与针头电极之间滴入一滴放电介质,所述放电介质为煤 油。

    5.  根据权利要求3所述的电火花放电冲击力的测量方法,其特征在于,在 进行所述步骤二的敲击实验之前,将工件电极、工件电极夹具、力传感器浸没在 放电介质中。

    6.  根据权利要求3所述的电火花放电冲击力的测量方法,其特征在于,所 述步骤三中,利用以下运动学公式(ⅶ)求解等效粘滞阻尼率ξ:
    ξ = δ 4 π 2 + δ 2 - - - ( vii ) ]]>
    其中,δ为测量系统的对数衰减率;
    所述步骤三中,利用以下运动学公式(ⅴ)求解等效固有频率ωn:
    A 1 / A 2 = e ξ ω n T - - - ( v ) ]]>
    其中,ξ为等效粘滞阻尼率,A1为减幅振动曲线上t1时刻对应的振动位移 x(t1)处的幅值,A2为减幅振动曲线上t2时刻对应的振动位移x(t2)处幅值,T 为t1与t2的时间差,即一个周期值;
    所述步骤三中,利用以下运动学公式(ⅵ)求解等效阻尼频率ωd:
    δ = ln A 1 - ln A 2 = ξ ω n T = ξ ω n 2 π ω d = 2 πξ 1 - ξ 2 - - - ( vi ) ]]>
    由对数衰减率δ、等效固有频率ωn和等效粘滞阻尼率ξ解得等效阻尼频 率ωd;
    所述步骤三中,利用以下运动学公式(ⅷ)求解等效质量m:
    ω n = k m - - - ( viii ) ]]>
    由等效固有频率ωn和等效弹性系数k解得等效质量m,其中,等效弹性系 数k为力传感器的弹性系数;
    所述步骤三中,利用以下运动学公式(ⅸ)求解等效阻尼系数C:
    ξ = C 2 m ω n = C 2 mk - - - ( ix ) ]]>
    由等效粘滞阻尼率ξ、等效质量m和等效弹性系数k解得等效阻尼系数C。

    7.  根据权利要求6所述的电火花放电冲击力的测量方法,其特征在于,所 述步骤三中,等效固有频率ωn的求解步骤中,振动位移x(t1)、x(t2)取减幅振 动曲线峰值处,即A1为振动位移x(t1)处的峰值,A2为振动位移x(t2)处的峰值。

    8.  根据权利要求3所述的电火花放电冲击力的测量方法,其特征在于,所 述步骤七中,所述重建为利用软件Rhino,用nurbs曲线手工描绘。

    9.  根据权利要求3所述的电火花放电冲击力测量方法,其特征在于,所述 步骤八中,等效位移乘以等效弹性系数得到等效弹性力,即得到等效弹性力波形 曲线;对等效位移求一阶导数得到等效速度,将等效速度乘以等效粘滞阻尼率得 到等效阻尼力,即得到等效阻尼力波形曲线,对等效位移求二阶导数得到等效加 速度,等效加速度乘以等效质量得到等效惯性力,即得到等效惯性力波形曲线。

    10.  根据权利要求3所述的电火花放电冲击力测量方法,其特征在于,所述 步骤九中,等效冲击力波形曲线为等效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形曲线、 等效惯性力波形曲线的幅值相加和。

    说明书

    说明书一种电火花放电冲击力的测量系统及方法
    技术领域
    本发明涉及一种电火花放电冲击力的测量系统及方法,属于物理实验测量技 术领域。
    背景技术
    电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺,随着工业生产的发展和科 学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性和高粘性等性能的新材料 不断出现,具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的 机械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工 法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要,并 在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。
    电火花加工因其没有宏观作用力,可降低电极、工件、电极与工件的夹具的 装夹力与刚度需求。但在微观方面,电火花加工中存在瞬态的冲击力,称为放电 冲击力。放电冲击力会造成电极与工件的振动,进而影响加工精度、加工稳定性 与加工速度,但是由于放电冲击力是极短时间内(小于25us)迅速变化的力, 测量困难,因此,对电火花放电冲击力的研究难以进行。
    现在已知的测量电火花放电冲击力的方法有两种:直接法和霍普金森杆法。 Takeo Tamura和Kobayashi Y在Journal of Materials Processing Technology (149(2004)P212–P216)杂志发表的题为Measurement of impulsive forces  and crater formationin impulse discharge的文章介绍了测量电火花放电冲 击力的直接法,直接法受限于力传感器的固有频率,难以正确测量真实的放电冲 击力;MarikoTOHI、ToshinaoKOMATSU等在J Jpn Soc Precis Eng(精密工学会 誌68(6):822-826)杂志发表的题为Measurement of process reaction force in  EDM using Hopkinson bar method的文章介绍了测量电火花放电冲击力的霍普 金森杆法,霍普金森杆法通过测量霍普金森杆上两处的位移以及霍普金森杆的自 身特性计算放电冲击力,但结构过于复杂,霍普金森杆长度往往能达到4m,不 易实施。
    发明内容
    为了克服现有技术的缺点,本发明提出了一种电火花放电冲击力的测量系 统。
    本发明还公开一种上述测量系统的工作方法。
    发明概述:
    一种电火花放电冲击力的测量系统,包括单脉冲电源、示波器、针头电极、 工件电极、针头电极夹具、工件电极夹具、力传感器、电流探头。单脉冲电源为 放电实验提供单脉冲放电,示波器与电流探头用于捕捉单脉冲放电的电压与电 流,力传感器用于反映系统的位移变化。
    发明详述:
    一种电火花放电冲击力的测量系统,包括单脉冲电源、工作部分和测量部分,
    所述工作部分包括:针头电极夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹具, 所述针头电极夹具与所述针头电极相连,所述工件电极夹具与所述工件电极相 连,所述单脉冲电源与针头电极、工件电极相连为回路,所述单脉冲电源提供单 脉冲放电;
    所述测量部分包括示波器、力传感器、电流探头,所述力传感器与工件电极 夹具相连接,所述电流探头处于单脉冲电源、针头电极、工件电极的回路中,所 述电流探头捕捉单脉冲放电时的电流和电压,所述示波器与单脉冲电源、电流探 头、力传感器相连,所述示波器采集显示电压、电流、位移变化曲线。
    根据本发明优选的,所述示波器为四通道示波器。
    根据本发明优选的,所述工作部分从上到下依次安装针头电极夹具、针头电 极、工件电极、工件电极夹具。
    根据本发明优选的,所述工作部分从左至右依次安装针头电极夹具、针头电 极、工件电极、工件电极夹具。
    一种利用上述测量系统测量电火花放电冲击力的方法,包括如下步骤:
    步骤一,建立所述测量系统,包括单脉冲电源、工作部分和测量部分;
    步骤二,进行敲击实验:敲击所述工作电极,利用示波器采集得到所述测量 系统的减幅振动曲线,所述减幅振动曲线为在示波器上显示的由力传感器变形转 化而来的第二电压波形曲线;
    步骤三,通过运动学公式求解测量系统的振动学参数,所述振动学参数包括: 等效质量m、等效阻尼系数C、等效固有频率ωn、等效阻尼频率ωd、等效粘 滞阻尼率ξ;
    步骤四,在工件电极与针头电极之间滴入放电介质;
    步骤五,对测量系统进行单脉冲电火花放电实验:单脉冲电源产生一次放电 单脉冲;
    步骤六,用示波器显示并记录步骤五放电实验的电压波形曲线、电流波形曲 线及位移波形曲线;
    步骤七,从示波器提取出位移波形曲线,重建获得平滑的等效位移波形曲线, 所述重建为将示波器采集的带有噪波的位移波形曲线重新绘制为平滑的等效位 移波形曲线;
    步骤八,通过等效位移波形曲线求得等效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形 曲线、等效惯性力波形曲线;
    步骤九,通过等效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形 曲线求得等效冲击力波形曲线。
    根据本发明优选的,所述步骤一中,所述工作部分从上到下依次安装针头电 极夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹具。
    根据本发明优选的,所述步骤一中,所述工作部分从左至右依次安装针头电 极夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹具。
    根据本发明优选的,所述步骤四中,所述放电介质为煤油。
    根据本发明优选的,所述步骤四中,在工件电极与针头电极之间滴入一滴放 电介质。
    根据本发明优选的,在进行所述步骤二的敲击实验之前,将工件电极、工件 电极夹具、力传感器浸没在放电介质中。
    根据本发明优选的,步骤三中,利用以下运动学公式(ⅶ)求解等效粘滞阻 尼率ξ:
    ξ = δ 4 π 2 + δ 2 - - - ( vii ) ]]>
    其中,δ为测量系统的对数衰减率。
    根据本发明优选的,步骤三中,利用以下运动学公式(ⅴ)求解等效固有频 率ωn:
    A 1 / A 2 = e ξ ω n T - - - ( v ) ]]>
    其中,ξ为等效粘滞阻尼率,A1为减幅振动曲线上t1时刻对应的振动 位移x(t1)处的幅值,A2为减幅振动曲线上t2时刻对应的振动位移x(t2)处幅 值,T为t1与t2的时间差,即一个周期值。
    根据本发明优选的,步骤三中,等效固有频率ωn的求解步骤中,振动位移 x(t1)、x(t2)取减幅振动曲线峰值处,即A1为振动位移x(t1)处的峰值,A2为 振动位移x(t2)处的峰值。
    根据本发明优选的,步骤三中,利用以下运动学公式(ⅵ)求解等效阻尼频 率ωd:
    δ = ln A 1 - ln A 2 = ξ ω n T = ξ ω n 2 π ω d = 2 πξ 1 - ξ 2 - - - ( vi ) ]]>
    由对数衰减率δ、等效固有频率ωn和等效粘滞阻尼率ξ解得等效阻尼频率 ωd。
    根据本发明优选的,步骤三中,利用以下运动学公式(ⅷ)求解等效质量m:
    ω n = k m - - - ( viii ) ]]>
    由等效固有频率ωn和等效弹性系数k解得等效质量m,其中,等效弹性系 数k为力传感器的弹性系数。
    根据本发明优选的,步骤三中,利用以下运动学公式(ⅸ)求解等效阻尼系 数C:
    ξ = C 2 m ω n = C 2 mk - - - ( ix ) ]]>
    由等效粘滞阻尼率ξ、等效质量m和等效弹性系数k解得等效阻尼系数C。
    根据本发明优选的,步骤七中,所述重建为利用软件Rhino,用nurbs曲线 手工描绘。
    根据本发明优选的,步骤八中,等效位移乘以等效弹性系数得到等效弹性力, 即得到等效弹性力波形曲线;对等效位移求一阶导数得到等效速度,将等效速度 乘以等效粘滞阻尼率得到等效阻尼力,即得到等效阻尼力波形曲线,对等效位移 求二阶导数得到等效加速度,等效加速度乘以等效质量得到等效惯性力,即得到 等效惯性力波形曲线。
    根据本发明优选的,步骤九中,等效冲击力波形曲线为等效弹性力波形曲线、 等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形曲线的幅值相加和。
    本发明在实验过程中将工件电极、工件电极夹具、力传感器等价为振动学中 的质量-弹簧-阻尼系统,并通过敲击实验得到质量-弹簧-阻尼系统的减幅振动曲 线,通过运动学公式求解系统的振动学参数。实验过程将等效质量块认为是刚性 的,所以力传感器的弹性系数可认为是该质量-弹簧-阻尼系统的等效弹性系数, 力传感器的变形可认为是该质量-弹簧-阻尼系统的位移变化。根据胡克定律 F=kx,弹簧的弹性力与位移成正比,所以弹性力的波形与位移波形是同步的, 该位移波形可以转化为电压波形在示波器上显示出来。
    对测量系统进行单脉冲电火花放电实验,并用示波器显示放电过程的电压波 形曲线、电流波形曲线及位移波形曲线。通过等效位移波形曲线求得等效弹性力 波形曲线、等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形曲线;根据质量-弹性-阻尼系 统中的等效质量块的力的平衡方程 F c = kz ( t ) + C z · ( t ) + m z · · ( t ) , ]]>等效冲击力与等效弹性力、等效阻尼力、等效惯性力之和相等,从而可以通过等 效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形曲线求得等效冲击力 波形曲线。
    本发明的有益效果:
    1、本发明在实验过程中将工件电极、工件电极夹具、力传感器等价为振动 学中的质量-弹簧-阻尼系统,通过敲击实验得到质量-弹簧-阻尼系统的减幅振动 曲线,并通过运动学公式求解测量系统的振动学参数,实验过程严谨,实验数据 可靠。
    2、本发明在实验过程中将等效质量块认为是刚性的,将力传感器的弹性系 数认为是该质量-弹簧-阻尼系统的等效弹性系数,则力传感器的变形可认为是该 质量-弹簧-阻尼系统的位移变化。而弹性力的波形与位移波形是同步的,故位移 波形可以转化为电压波形在示波器上显示出来,从而简化了位移变化的显示,使 实验数据简单精确容易获得、容易计算。
    3、本发明由于以位移为计算数据,摆脱了等效固有频率对测量产生的误差。
    4、利用本发明的技术方案建立的电火花放电冲击力测量系统,系统组件简 单,安装快捷,实验方便,在一般机床上即可实现。
    5、本发明通过测量系统对电火花放电冲击力进行测量,能够精确的求得冲 击力,同时将力的变化曲线以图形的形式呈现出来,使实验过程更加直观。
    附图说明
    图1是本发明的电火花放电冲击力测量系统示意图;
    图2是本发明的电火花放电冲击力测量方法流程图;
    图3是本发明等价的质量-弹簧-阻尼系统示意图;
    图4是本发明敲击实验测得的减幅振动曲线图;
    图5是本发明单脉冲电火花放电实验测得的电压波形曲线、电流波形曲线、 位移波形曲线图;
    图6是本发明电火花放电冲击力测量系统各等效力曲线图。
    图中释义如下:1、针头电极夹具,2、针头电极,3、放电介质,4、工件电 极,5、工件电极夹具,6、力传感器,7、电流探头,8、单脉冲电源,9、示波 器,10、试验台。
    具体实施方式
    下面结合说明书附图及实施例对本发明的技术方案做进一步阐释,但不限于 此。
    实施例1:
    建立如图1所示的电火花放电冲击力测量系统,其主要结构包括单脉冲电 源、示波器、针头电极、工件电极、针头电极夹具、工件电极夹具、力传感器、 电流探头。针头电极夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹具、力传感器在竖 直方向从上到下依次安装在试验台上。示波器为四通道示波器,采用安捷伦公司 生产的DSO-X2024A型示波器,放电介质采用煤油,力传感器的型号为OMEGA  Model DLC101-10Series Force Sensor。单脉冲电源为电火花放电实验提供单 脉冲电流,电流探头可以捕捉单脉冲放电时的电流和电压并在示波器上显示出其 波形,放电实验获得的电流和电压的波形图如图5所示。力传感器配合示波器反 映测量系统的位移变化。在本发明中将工件电极、工件电极夹具、力传感器简化 为一个等价的质量-弹簧-阻尼系统,由于力传感器的结构复杂性,在测试中力传 感器一端固定,另一端安装工件夹具,力传感器的整体质量未完全参加到等效质 量块的振动中去,等效质量块的等效质量无法通过工件电极、工件电极夹具、力 传感器的简单质量和获得,只能通过敲击实验获得。如图3所示,本发明中认为 等效质量块是刚性的,所以力传感器的弹性系数可认为是该质量-弹簧-阻尼系统 的等效弹性系数k,力传感器的变形可以认为是系统的位移变化,根据胡克定律 F=kx,弹簧的弹性力与形变量成正比,所以弹性力的波形与位移波形是线性 同步的,本发明中力传感器的测量范围为-45~45N,线性对应于-5~5V电 压,所以可以将力传感器的变形转化为第二电压波形在示波器上表示出来,其反 映的也是简化的质量-弹簧-阻尼系统中等效质量块的位移变化。
    本发明测量电火花放点冲击力的流程如图2所示,对测量系统进行敲击实验 测得其振动学参数,敲击实验不使用放电介质。具体过程为:竖直方向敲击工件 电极,进行敲击实验,记录测量系统的减幅振动曲线,如图4所示,横坐标为时 间t,纵坐标为振动位移x(t)。在间隔一个周期T的任意两时刻t1、t2,相应 的振动位移为x(t1)、x(t2),为提高测量和计算的准确度,本发明中将x(t1)、 x(t2)选取在波形曲线的峰值处。根据振荡曲线公式有
    x ( t 1 ) = Xe - ξ ω n t 1 cos ( ω d t 1 - ψ ) - - - ( i ) ]]>
    x ( t 2 ) = Xe - ξ ω n t 2 cos ( ω d t 2 - ψ ) - - - ( ii ) ]]>
    其中,X和ψ为由系统初始条件确定的常数。
    由于,t2=t1+T=t1+2π/ωd          (ⅲ)
    x ( t 2 ) = Xe - ξ ω n ( t 1 + T ) cos ( ω d t 1 - ψ ) - - - ( iv ) ]]>
    于是 x ( t 1 ) x ( t 2 ) = e ξ ω n T , ]]>即:
    A 1 / A 2 = e ξ ω n T - - - ( v ) ]]>
    其中,A1为x(t1)处幅值,A2为x(t2)处幅值。
    由于对于正阻尼恒有x(t1)>x(t2),式(ⅴ)表示振动波形按的比例衰减,且当等效粘滞阻尼率ξ越大时衰减越快,对式(ⅴ)取自然对数, 得
    δ = ln A 1 - ln A 2 = ξ ω n T = ξ ω n 2 π ω d = 2 πξ 1 - ξ 2 - - - ( vi ) ]]>
    δ为测量系统的对数衰减率,由运动学公式
    ξ = δ 4 π 2 + δ 2 - - - ( vii ) ]]>
    计算得到测量系统的等效粘滞阻尼率ξ,将等效粘滞阻尼率ξ代入式(ⅴ) 可解得等效固有频率ωn,
    将对数衰减率δ、等效固有频率ωn和等效粘滞阻尼率ξ代入式(ⅵ)可解 得等效阻尼频率ωd,
    利用以下运动学公式:
    ω n = k m - - - ( viii ) ]]>
    ξ = C 2 m ω n = C 2 mk - - - ( ix ) ]]>
    将等效固有频率ωn、等效弹性系数k代入式(ⅷ)解得等效质量m,将等 效粘滞阻尼率ξ、等效弹性系数k和等效质量m带入式(ⅸ)解得等效阻尼系 数C。
    至此,该测量系统的振动学参数已全部获得,包括等效质量m、等效阻尼 系数C、等效固有频率ωn、等效阻尼频率ωd、等效粘滞阻尼率ξ。
    在工件电极与针头电极之间加入煤油,对系统进行单脉冲电火花放电实验, 单脉冲电源产生一次放电单脉冲放电,在针头电极和工件电极之间进行一次电火 花放电,示波器记录放电过程的电流波形曲线、电压波形曲线以及由力传感器变 形转化而来的第二电压波形曲线,第二电压波形曲线在本发明中认为是位移波形 曲线,如图5所示,电压波形曲线、电流波形曲线用以明确放电实验的起始情况。
    从示波器提取出测量系统的位移波形曲线,利用软件Rhino,用nurbs曲线 手工描绘,重建获得平滑的等效位移波形曲线z(t)。等效位移波形曲线乘以等效 弹性系数k得到等效弹性力波形曲线kz(t),如图6中曲线1所示;对等效位移 波形曲线求一阶导数得到等效速度曲线,将等效速度曲线乘以等效粘滞阻尼率得 到等效阻尼力波形曲线如图6中曲线2所示;对等效位移曲线求二阶导 数得到等效加速度曲线,等效加速度曲线乘以等效质量得到等效惯性力波形曲线 如图6曲线3所示。根据质量-弹性-阻尼系统中的等效质量块的力的 平衡方程等效冲击力与等效弹性力、等 效阻尼力、等效惯性力之和相等,等效冲击力波形曲线可由等效弹性力波形曲线、 等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形曲线获得,即等效冲击力波形曲线为同一 时刻时,等效弹性力波形曲线、等效阻尼力波形曲线、等效惯性力波形曲线的幅 值相加和,从而求得放电过程的电火花放电冲击力曲线,如图6曲线4所示。图 6综合显示了四项力的波形曲线,横坐标为时间,纵坐标为力。
    实施例2:
    建立如图1所示的电火花放电冲击力测量系统,其主要结构包括单脉冲电 源、示波器、针头电极、工件电极、针头电极夹具、工件电极夹具、力传感器、 电流探头。与实施例1建立的电火花放电冲击力测量系统的区别在于结构安装连 接方向不同,为了测量电火花水平加工时水平方向放电产生的冲击力,针头电极 夹具、针头电极、工件电极、工件电极夹具、力传感器在水平方向从左至右依次 安装。所采用的放电介质为煤油,所采用的四通道示波器及力传感器的型号与实 施例1中四通道示波器以及力传感器的型号相同,振动学参数的计算过程以及放 电实验的曲线处理过程与实施例1相同。
    进行电火花放电冲击力测量的流程如图2所示,与实施例1的测量流程区别 在于,其中进行敲击实验时,敲击的方向为水平方向。
    实施例3:
    建立如图1所示的电火花放电冲击力测量系统,其主要结构及安装连接方式 与实施例1相同,区别在于,其中针头电极夹具、针头电极、工件电极、工件电 极夹具、力传感器完全浸没在放电介质中,本实施例中采用的放电介质为煤油, 采用的四通道示波器及力传感器的型号与实施例1中采用的四通道示波器及力 传感器的型号相同。
    本实施例进行电火花放电冲击力测量的流程如图2所示,与实施例1的测量 流程区别在于,其中,敲击实验和放电实验均在煤油中进行,敲击实验前将工件 电极、工件电极夹具、力传感器完全浸没在放电介质中,竖直方向敲击工件电极, 进行敲击实验,从而测得测量系统在放电介质中的振动学参数。放电实验也是在 工件电极、工件电极夹具、力传感器完全浸没在放电介质中的情况下进行。振动 学参数的计算过程以及单脉冲电火花放电实验的曲线处理过程与实施例1相同。
    本实施例中,在放电介质中进行敲击实验,测得的振动学参数考虑到了放电 介质对整个测量系统的影响,其结果更精确,误差更小,更接近于实际电火花加 工。

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    本文标题:一种电火花放电冲击力的测量系统及方法.pdf
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