一種電火花加工控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電火花加工控制方法，包括以下步驟：S1，識(shí)別電火花波形；S2，確定電火花放電電壓波形圖，根據(jù)該電火花放電電壓波形圖確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，該放電狀態(tài)為開路、正常放電、電弧放電和短路；S3，根據(jù)電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)值實(shí)時(shí)調(diào)整放電脈沖間隔。本發(fā)明根據(jù)不同的放電狀態(tài)，采取不同的控制策略，實(shí)時(shí)調(diào)整放電脈沖間隔，以獲得更好的加工效率和加工質(zhì)量，加工穩(wěn)定性和加工效率明顯提高，實(shí)時(shí)性好，運(yùn)算周期短，在電火花控制中具有很好的實(shí)用性。
【專利說明】一種電火花加工控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本次發(fā)明屬于電加工領(lǐng)域，特別涉及高精度、高效率和穩(wěn)定性高要求的電火花線切割加工的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電火花線切割加工(WEDM)，是一種用線狀電極(鑰絲或銅絲)依靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割加工的一門制造技術(shù)，它是電加工中的一種特定加工方法。電火花加工具有高精度高效率特點(diǎn)，是一種能夠加工各種工件硬度及復(fù)雜型面的加工方法，廣泛應(yīng)用于沖壓、豐旲具、儀器、航空航天等聞端制造業(yè)。
[0003]隨著產(chǎn)品的復(fù)雜化及關(guān)鍵零部件的精密化，對(duì)模具加工精度與表面質(zhì)量等提出了更高的要求，因而模具質(zhì)量的要求也不斷提高，對(duì)應(yīng)的加工設(shè)備要求也越來越高。因此提高電火花線切割加工質(zhì)量面臨十分迫切的需求。
[0004]電火花加工過程是受到電參數(shù)和非電參數(shù)等多參數(shù)共同影響的一個(gè)復(fù)雜過程，在加工過程中還伴隨著各種干擾，因而其加工過程的放電狀態(tài)是一個(gè)隨機(jī)過程。由于工件加工精度與表面質(zhì)量直接受到加工過程中的放電狀態(tài)影響，因此，有必要提高放電狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確度，實(shí)時(shí)在線對(duì)電火花放電狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化控制，達(dá)到更好的加工精度和加工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的 技術(shù)問題是提供一種電火花加工控制方法及系統(tǒng)，該方法以監(jiān)測(cè)電火花放電的四種波形為依據(jù)，根據(jù)不同的放電狀態(tài)，以脈沖間隔控制為策略，對(duì)短路和電弧放電及時(shí)判斷調(diào)整排除異常，有效提高了電火花正常放電的效率。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，一方面提供了一種電火花加工控制方法，包括以下步驟:
Si，識(shí)別電火花波形；
S2，確定電火花放電電壓波形圖，根據(jù)該電火花放電電壓波形圖確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，該放電狀態(tài)為開路、正常放電、電弧放電和短路；
S3，根據(jù)電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)值實(shí)時(shí)調(diào)整放電脈沖間隔。
[0007]在步驟S2中，確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)具體包括:獲取間隙電壓信號(hào)&將該間隙電壓G與標(biāo)準(zhǔn)電壓ν?、να及Vj進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的輸出狀態(tài)仏乂和G，將輸出狀態(tài)Cl上升沿與放電脈沖控制信號(hào)作7^上升沿的時(shí)間間隔設(shè)為，輸出狀態(tài)G保持高水平的持續(xù)時(shí)間設(shè)為tm,并且當(dāng)間隙狀態(tài)是開路時(shí)，h和tm分別被測(cè)量和記錄，并稱為tls和tms,Vh > Vm > Vjo
[0008]所述輸出狀態(tài)Q上升沿與放電脈沖控制信號(hào)作7%上升沿的時(shí)間間隔且 保持高水平，以及輸出狀態(tài)6:和G保持低水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為短路；當(dāng)
且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及Cm和Ch均保持低水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為電弧放電；當(dāng)t^tls, 且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及輸出狀態(tài)和G均保持高水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為正常放電狀態(tài)；當(dāng)h=tls，?，且放電脈沖控制信號(hào)Pulse保持高水平，以及輸出狀態(tài)和G均保持高水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為開路狀態(tài)。
[0009]在獲取間隙電壓信號(hào)后還對(duì)該間隙電壓信號(hào)進(jìn)行噪聲隔離處理。
[0010]另一方面，本發(fā)明還提供了一種電火花加工控制系統(tǒng)，包括依次連接的分壓計(jì)、電壓跟隨器、比較器和復(fù)合可編程邏輯控制器，復(fù)合可編程邏輯控制器通過總線連接有PC端。
[0011]所述比較器與復(fù)合可編程邏輯控制器間還設(shè)有光電耦合器。
[0012]本發(fā)明通過實(shí)時(shí)監(jiān)控電火花波形，確定當(dāng)前的具體放電狀態(tài)(開路、正常放電、電弧放電和短路)，根據(jù)不同的放電狀態(tài)，采取相應(yīng)的控制策略，并將控制信息傳送到控制系統(tǒng)， 在線實(shí)時(shí)調(diào)整放電脈沖間隔，將放電脈沖間隔控制在預(yù)定值，對(duì)短路和電弧放電及時(shí)判斷調(diào)整排除異常，有效提高了電火花正常放電的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖；
圖2是本發(fā)明電火花放電狀態(tài)電壓波形識(shí)別的邏輯控制時(shí)序圖；
圖3是本發(fā)明電火花放電狀態(tài)實(shí)時(shí)控制的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0015]本發(fā)明以監(jiān)測(cè)電火花放電的四種波形(開路、正常放電、電弧放電和短路)為依據(jù)，以脈沖間隔控制為策略，對(duì)短路和電弧放電及時(shí)判斷調(diào)整排除異常，有效提高了電火花正常放電的效率。
[0016]如附圖1所示，一種電火花加工控制系統(tǒng)，包括依次連接的分壓計(jì)、電壓跟隨器、比較器、光電耦合器和復(fù)合可編程邏輯控制器，復(fù)合可編程邏輯控制器通過總線連接有PC端。復(fù)合可編程邏輯控制器還可配備高速采集卡，連接PCI總線，通過一個(gè)雙端口 8KB RAM與PC端通信連接。
[0017]在該系統(tǒng)中，分壓計(jì)使高的間隙電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。電壓跟隨器為高阻抗源和低阻抗負(fù)荷提供緩沖和接口。比較器用來比較電火花加工過程中的間隙電壓信號(hào)和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓(匕=70V，V=m, K7=25V)。復(fù)雜可編程邏輯控制器，允許修改設(shè)計(jì)，不僅用來產(chǎn)生的脈沖控制信號(hào)iPulse, Clock),也用來區(qū)分間隙狀態(tài)。光電稱合器用來隔離噪聲信號(hào)，將電壓比較器輸出的信號(hào)傳送到復(fù)合可編程控制器，根據(jù)相應(yīng)的指標(biāo)，將電火花的放電狀態(tài)分為開路、正常放電、電弧放電和短路。PC端用來達(dá)到用戶界面，數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算的目的。配備高速采集卡，連接PCI總線，通過一個(gè)雙端口 8KB RAM與PC通信。基于這種架構(gòu)，脈沖的數(shù)據(jù)可以同時(shí)由PC顯示，記錄和分析。
[0018]本發(fā)明還公開了一種電火花加工控制方法，包括以下步驟:
Si，識(shí)別電火花波形。在電火花加工過程中，實(shí)時(shí)在線識(shí)別監(jiān)控電火花波形。
[0019]S2，確定電火花放電電壓波形圖，根據(jù)該電火花放電電壓波形圖確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，該放電狀態(tài)為開路、正常放電、電弧放電和短路。[0020]S3，根據(jù)電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)值實(shí)時(shí)調(diào)整放電脈沖間隔。通常情況下，開路和正常放電狀態(tài)的脈沖間隔小于電弧放電或者短路狀態(tài)的脈沖間隔。通過控制預(yù)定值，也可以確定當(dāng)前的具體放電狀態(tài)。
[0021]如附圖2所示，在步驟S2中，確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)具體包括:獲取間隙電壓信號(hào)匕將該間隙電壓G與標(biāo)準(zhǔn)電壓匕、匕及F7進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的輸出狀態(tài)和G，將輸出狀態(tài)G上升沿與放電脈沖控制信號(hào)上升沿的時(shí)間間隔設(shè)為，輸出狀態(tài)G保持高水平的持續(xù)時(shí)間設(shè)為tm,并且當(dāng)間隙狀態(tài)是開路時(shí)，t,和tm分別被測(cè)量和記錄，并稱為tls和tms,匕> Va> C。當(dāng)間隙電壓Vff均分別高于Kz和^時(shí)，輸出狀態(tài)CH、G和Ci均保持在高水平。獲取間隙電壓信號(hào)后還對(duì)該間隙電壓信號(hào)進(jìn)行噪聲隔離處理，消除噪聲對(duì)間隙電壓訴影響。
[0022]具體辨別間隙狀態(tài)(即放電狀態(tài))，當(dāng)輸出狀態(tài)G上升沿與放電脈沖控制信號(hào)Pulse上升沿的時(shí)間間隔hHPulse保持高水平，以及輸出狀態(tài)Cm和Ch保持低水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為短路。此時(shí)間隙電壓Vg小于標(biāo)準(zhǔn)電壓Va及K7。
[0023]當(dāng)Rtls,且放電脈沖控制信號(hào)作7%保持高水平，以及Cm和Ch均保持低水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為電弧放電。此時(shí)間隙電壓Vg小于標(biāo)準(zhǔn)電壓Va及6。
[0024]當(dāng)i7=i7s，且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及輸出狀態(tài)CL、G和G均保持高水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為正常放電狀態(tài)。間隙電壓G相應(yīng)的分別高于標(biāo)準(zhǔn)電壓4、L及C。
[0025]當(dāng)tftls，tm=tms,且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及輸出狀態(tài)和Ch均保持高水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為開路狀態(tài)。間隙電壓G相應(yīng)的分別高于標(biāo)準(zhǔn)電壓匕、K及I。
[0026]如圖3所示，當(dāng)間隙狀態(tài)被確定為開路，正常放電，電弧放電和短路時(shí)，則4，見，A和久代表鑒別電路的輸出信號(hào)。當(dāng)脈沖間隔控制在一個(gè)預(yù)定值時(shí)，間隙狀態(tài)被確定為開路或者正常放電，而在其他預(yù)定值時(shí)，間隙狀態(tài)則被確定為電弧放電或者短路，并且前者的脈沖間隔短于后者。
[0027]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電火花加工控制方法，包括以下步驟: Si，識(shí)別電火花波形； S2，確定電火花放電電壓波形圖，根據(jù)該電火花放電電壓波形圖確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，該放電狀態(tài)為開路、正常放電、電弧放電和短路； S3，根據(jù)電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)值實(shí)時(shí)調(diào)整放電脈沖間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花加工控制方法，其特征在于，在步驟S2中，確定電火花的當(dāng)前放電狀態(tài)具體包括:獲取間隙電壓信號(hào)&將該間隙電壓G與標(biāo)準(zhǔn)電壓Ka、匕及匕進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的輸出狀態(tài)和G，將輸出狀態(tài)G上升沿與放電脈沖控制信號(hào)AzZse上升沿的時(shí)間間隔設(shè)為G，輸出狀態(tài)G保持高水平的持續(xù)時(shí)間設(shè)為O并且當(dāng)間隙狀態(tài)是開路時(shí)，t1和tm分別被測(cè)量和記錄,并稱為tls和tms,匕> K1〉G。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電火花加工控制方法，其特征在于，所述輸出狀態(tài)G上升沿與放電脈沖控制信號(hào)上升沿的時(shí)間間隔t；Hls，良Pulse保持高水平，以及輸出狀態(tài)Cm和Ch保持低水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為短路； 當(dāng)且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及Cm和Ch均保持低水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為電弧放電； 當(dāng)tftls, 且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及輸出狀態(tài)CL、G和Cff均保持高水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為正常放電狀態(tài)； 當(dāng)tftls, tm=tms,且放電脈沖控制信號(hào)保持高水平，以及輸出狀態(tài)CL、G和Cff均保持高水平，則此時(shí)的間隙狀態(tài)為開路狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電火花加工控制方法，其特征在于，在獲取間隙電壓信號(hào)后還對(duì)該間隙電壓信號(hào)進(jìn)行噪聲隔離處理。
5.一種電火花加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括依次連接的分壓計(jì)、電壓跟隨器、比較器和復(fù)合可編程邏輯控制器，復(fù)合可編程邏輯控制器通過總線連接有PC端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電火花加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述比較器與復(fù)合可編程邏輯控制器間還設(shè)有光電耦合器。
【文檔編號(hào)】B23H1/00GK103962659SQ201410198764
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】邵新宇, 張國軍, 劉敏, 黃禹, 李海洲, 盧亞, 陳志 , 李賀, 張紅梅 申請(qǐng)人:東莞華中科技大學(xué)制造工程研究院, 東莞華科精機(jī)有限公司