清华大学韩福柱获国家专利权
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龙图腾网获悉清华大学申请的专利电火花线切割工件边缘原位测量方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116532737B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310637458.7,技术领域涉及:B23H7/02;该发明授权电火花线切割工件边缘原位测量方法及装置是由韩福柱;管一琳设计研发完成,并于2023-05-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本电火花线切割工件边缘原位测量方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开电火花线切割工件边缘原位测量方法及装置,该方法包括构建倾斜式电极丝原位测量电路;通过控制运动系统以控制电极丝在所述倾斜式电极丝原位测量电路的通电情况下以预设位姿状态对工件边缘进行接触式测量得到电极丝与工件的接触点;利用倾斜式电极丝原位测量方法得到接触点的空间位置信息;利用空间位置信息拟合得到的工件实际加工形状与要求工件加工形状进行误差对比得到误差数据,若误差数据满足预设的加工精度要求,则结束工件加工流程,若不满足,则进行精度补偿。本发明解决现有的电极丝与工件线接触式原位测量导致的工件边缘测量精度较差的问题。
本发明授权电火花线切割工件边缘原位测量方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种电火花线切割工件边缘原位测量方法,其特征在于,包括以下步骤: 构建倾斜式电极丝原位测量电路; 通过控制运动系统以控制电极丝在所述倾斜式电极丝原位测量电路的通电情况下以预设位姿状态对工件边缘进行接触式测量得到电极丝与工件的接触点; 利用倾斜式电极丝原位测量方法得到所述接触点的空间位置信息; 利用所述空间位置信息拟合得到的工件实际加工形状与要求工件加工形状进行误差对比得到误差数据,若所述误差数据满足预设的加工精度要求,则结束工件加工流程,若不满足,则进行精度补偿; 预设所述倾斜式电极丝原位测量电路的脉冲电源分流点为O1、O2,导线与电极丝的接触导电点为Q1和Q2,电极丝与工件边缘的接触点为P,上半段电极丝的等效电阻为Re1,等效电感为Le1;下半段电极丝的等效电阻为Re2,等效电感为Le2;上导线的等效电阻为Rw1,等效电感为Lw1;下导线的等效电阻为Rw2,等效电感为Lw2;上导线与电极丝的等效接触电阻为Rc1,下导线与电极丝的等效接触电阻为Rc2;导电点Q1与接触点P之间的电极丝长度为le1,导电点Q2与接触点P之间的电极丝长度为le2,导电点Q1与Q2之间的电极丝长度为le;导电点Q1与上机头之间的距离为lu,导电点Q2与下机头之间的距离为ld; 所述倾斜式电极丝原位测量电路的上下回路中,O1、O2点与P点之间电压分别表示为: 由基尔霍夫定律得: i0t=i1t+i2t2-2 令 R1=Re1+Rc1+Rw1 R2=Re2+Rc2+Rw2 L1=Le1+Lw1 L2=Le2+Lw2 R=R1+R2 L=L1+L2 则式2-1表示为: 初始条件为0时,将式2-1、2-2进行拉普拉斯变换,得: R1I1s+sL1I1s=R2I2s+sL2I2s2-4 I0s=I1s+I2s2-5 联立2-4、2-5得: 脉冲电源发送脉冲信号,则电流表示为: i0t=a·1t 进行拉普拉斯变换,得: 将式2-7代入式2-6得: 进行拉普拉斯反变换,得: 同理得: OQ1、OQ2之间的电压分别为: 电位差为: Δut=u4t-u3t2-11; 通过控制导线和接触形式,使得上下导线的等效电阻、等效电感、接触电阻均相同,即: Rc=Rc1=Rc2 Rw=Rw1=Rw2 Lw=Lw1=Lw2 基于圆柱材料电阻电感计算公式,圆柱形电极丝电阻和电感均与长度成正比,即: Re=kRl Le=kLl 则电位差表示为: 基于倾斜式电极丝原位测量方法,监测电极丝与工件边缘的接触位置,记录t在0+时刻的电位差,表示为: 其中 k1=LRc+Rw k3=RLw-LRc+Rw 式中k为常量; 基于上下机头的位置信息得到接触点P在空间中的准确位置; 上下机头之间的电极丝长度表示为: 其中lu,ld表示导电点Q1,Q2分别与上机头、下机头之间的距离; le1,le2满足如下关系: 其中,k表示电极丝上下段长度差与电位差的比例系数: k=k1+k3kR+k2kL 下机头、接触点、上机头的空间位置存在如下矢量关系: 得接触点空间坐标:
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