CN103962659B - 一种电火花加工控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电火花加工控制方法，包括以下步骤：S1，识别电火花波形；S2，确定电火花放电电压波形图，根据该电火花放电电压波形图确定电火花的当前放电状态，该放电状态为开路、正常放电、电弧放电和短路；S3，根据电火花的当前放电状态，按照预设值实时调整放电脉冲间隔。本发明根据不同的放电状态，采取不同的控制策略，实时调整放电脉冲间隔，以获得更好的加工效率和加工质量，加工稳定性和加工效率明显提高，实时性好，运算周期短，在电火花控制中具有很好的实用性。
Description
技术领域
本次发明属于电加工领域，特别涉及高精度、高效率和稳定性高要求的电火花线切割加工的控制方法。
背景技术
电火花线切割加工(WEDM)，是一种用线状电极(钼丝或铜丝) 依靠火花放电对工件进行切割加工的一门制造技术，它是电加工中的一种特定加工方法。电火花加工具有高精度高效率特点，是一种能够加工各种工件硬度及复杂型面的加工方法，广泛应用于冲压、模具、仪器、航空航天等高端制造业。
随着产品的复杂化及关键零部件的精密化，对模具加工精度与表面质量等提出了更高的要求，因而模具质量的要求也不断提高，对应的加工设备要求也越来越高。因此提高电火花线切割加工质量面临十分迫切的需求。
电火花加工过程是受到电参数和非电参数等多参数共同影响的一个复杂过程，在加工过程中还伴随着各种干扰，因而其加工过程的放电状态是一个随机过程。由于工件加工精度与表面质量直接受到加工过程中的放电状态影响，因此，有必要提高放电状态检测的准确度，实时在线对电火花放电状态进行优化控制，达到更好的加工精度和加工效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电火花加工控制方法及系统，该方法以监测电火花放电的四种波形为依据，根据不同的放电状态，以脉冲间隔控制为策略，对短路和电弧放电及时判断调整排除异常，有效提高了电火花正常放电的效率。
为了解决上述技术问题，一方面提供了一种电火花加工控制方法，包括以下步骤：
S1，识别电火花波形；
S2，确定电火花放电电压波形图，根据该电火花放电电压波形图确定电火花的当前放电状态，该放电状态为开路、正常放电、电弧放电和短路；
S3，根据电火花的当前放电状态，按照预设值实时调整放电脉冲间隔。
在步骤S2中，确定电火花的当前放电状态具体包括：获取间隙电压信号V g ，将该间隙电压V g 与标准电压V h 、V m 及V l 进行比较，得到相应的输出状态C H 、C M 和C L ，将输出状态C L 上升沿与放电脉冲控制信号Pulse上升沿的时间间隔设为t l ，输出状态C M 保持高水平的持续时间设为t m ，并且当间隙状态是开路时，t l 和t m 分别被测量和记录，并称为t ls 和t ms ，V h ＞V m ＞V l 。
所述输出状态C L 上升沿与放电脉冲控制信号Pulse上升沿的时间间隔t l >t ls ，且Pulse保持高水平，以及输出状态C M 和C H 保持低水平，则此时的间隙状态为短路；当t l =t ls ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及C M 和C H 均保持低水平，则此时的间隙状态为电弧放电；当t l =t ls ，t m <t ms ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及输出状态C L 、C M 和C H 均保持高水平，则此时的间隙状态为正常放电状态；当t l =t ls ，t m =t ms ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及输出状态C L 、C M 和C H 均保持高水平，则此时的间隙状态为开路状态。
在获取间隙电压信号后还对该间隙电压信号进行噪声隔离处理。
另一方面，本发明还提供了一种电火花加工控制系统，包括依次连接的分压计、电压跟随器、比较器和复合可编程逻辑控制器，复合可编程逻辑控制器通过总线连接有PC端。
所述比较器与复合可编程逻辑控制器间还设有光电耦合器。
本发明通过实时监控电火花波形，确定当前的具体放电状态（开路、正常放电、电弧放电和短路），根据不同的放电状态，采取相应的控制策略，并将控制信息传送到控制系统，在线实时调整放电脉冲间隔，将放电脉冲间隔控制在预定值，对短路和电弧放电及时判断调整排除异常，有效提高了电火花正常放电的效率。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
图2是本发明电火花放电状态电压波形识别的逻辑控制时序图；
图3是本发明电火花放电状态实时控制的时序图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明以监测电火花放电的四种波形（开路、正常放电、电弧放电和短路）为依据，以脉冲间隔控制为策略，对短路和电弧放电及时判断调整排除异常，有效提高了电火花正常放电的效率。
如附图1所示，一种电火花加工控制系统，包括依次连接的分压计、电压跟随器、比较器、光电耦合器和复合可编程逻辑控制器，复合可编程逻辑控制器通过总线连接有PC端。复合可编程逻辑控制器还可配备高速采集卡，连接PCI总线，通过一个双端口8KB RAM与PC端通信连接。
在该系统中，分压计使高的间隙电压转换为低电压。电压跟随器为高阻抗源和低阻抗负荷提供缓冲和接口。比较器用来比较电火花加工过程中的间隙电压信号和三个标准电压（V h =70V, V m =40V, V l =25V）。复杂可编程逻辑控制器，允许修改设计，不仅用来产生的脉冲控制信号（Pulse，Clock），也用来区分间隙状态。光电耦合器用来隔离噪声信号，将电压比较器输出的信号传送到复合可编程控制器，根据相应的指标，将电火花的放电状态分为开路、正常放电、电弧放电和短路。PC端用来达到用户界面，数据传输和计算的目的。配备高速采集卡，连接PCI总线，通过一个双端口8KB RAM与PC通信。基于这种架构，脉冲的数据可以同时由PC显示，记录和分析。
本发明还公开了一种电火花加工控制方法，包括以下步骤：
S1，识别电火花波形。在电火花加工过程中，实时在线识别监控电火花波形。
S2，确定电火花放电电压波形图，根据该电火花放电电压波形图确定电火花的当前放电状态，该放电状态为开路、正常放电、电弧放电和短路。
S3，根据电火花的当前放电状态，按照预设值实时调整放电脉冲间隔。通常情况下，开路和正常放电状态的脉冲间隔小于电弧放电或者短路状态的脉冲间隔。通过控制预定值，也可以确定当前的具体放电状态。
如附图2所示，在步骤S2中，确定电火花的当前放电状态具体包括：获取间隙电压信号V g ，将该间隙电压V g 与标准电压V h 、V m 及V l 进行比较，得到相应的输出状态C H 、C M 和C L ，将输出状态C L 上升沿与放电脉冲控制信号Pulse上升沿的时间间隔设为t l ，输出状态C M 保持高水平的持续时间设为t m ，并且当间隙状态是开路时，t l 和t m 分别被测量和记录，并称为t ls 和t ms ，V h ＞V m ＞V l 。当间隙电压V g 均分别高于V L ，V M 和V H 时，输出状态C H 、C M 和C L 均保持在高水平。获取间隙电压信号后还对该间隙电压信号进行噪声隔离处理，消除噪声对间隙电压诉影响。
具体辨别间隙状态（即放电状态），当输出状态C L 上升沿与放电脉冲控制信号Pulse上升沿的时间间隔t l >t ls ，且Pulse保持高水平，以及输出状态C M 和C H 保持低水平，则此时的间隙状态为短路。此时间隙电压V g 小于标准电压V m 及V l 。
当t l =t ls ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及C M 和C H 均保持低水平，则此时的间隙状态为电弧放电。此时间隙电压V g 小于标准电压V m 及V l 。
当t l =t ls ，t m <t ms ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及输出状态C L 、C M 和C H 均保持高水平，则此时的间隙状态为正常放电状态。间隙电压V g 相应的分别高于标准电压V h 、V m 及V l 。
当t l =t ls ，t m =t ms ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及输出状态C L 、C M 和C H 均保持高水平，则此时的间隙状态为开路状态。间隙电压V g 相应的分别高于标准电压V h 、V m 及V l 。
如图3所示，当间隙状态被确定为开路，正常放电，电弧放电和短路时，则D 1 ，D 2 ，D 3 和D 4 代表鉴别电路的输出信号。当脉冲间隔控制在一个预定值时，间隙状态被确定为开路或者正常放电，而在其他预定值时，间隙状态则被确定为电弧放电或者短路，并且前者的脉冲间隔短于后者。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种电火花加工控制方法，包括以下步骤：
S1，识别电火花波形；
S2，确定电火花放电电压波形图，根据该电火花放电电压波形图确定电火花的当前放电状态，该放电状态为开路、正常放电、电弧放电和短路，在确定当前放电状态时，获取间隙电压信号V g ，将该间隙电压V g 与标准电压V h 、V m 及V l 进行比较，得到相应的输出状态C H 、C M 和C L ，将输出状态C L 上升沿与放电脉冲控制信号Pulse上升沿的时间间隔设为t l ，输出状态C M 保持高水平的持续时间设为t m ，并且当间隙状态是开路时，t l 和t m 分别被测量和记录，并称为t ls 和t ms ，V h ＞V m ＞V l ；
S3，根据电火花的当前放电状态，按照预设值实时调整放电脉冲间隔。
2.根据权利要求1所述的电火花加工控制方法，其特征在于，所述输出状态C L 上升沿与放电脉冲控制信号Pulse上升沿的时间间隔t l >t ls ，且Pulse保持高水平，以及输出状态C M 和C H 保持低水平，则此时的间隙状态为短路；
当t l =t ls ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及C M 和C H 均保持低水平，则此时的间隙状态为电弧放电；
当t l =t ls ，t m <t ms ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及输出状态C L 、C M 和C H 均保持高水平，则此时的间隙状态为正常放电状态；
当t l =t ls ，t m =t ms ，且放电脉冲控制信号Pulse保持高水平，以及输出状态C L 、C M 和C H 均保持高水平，则此时的间隙状态为开路状态。
3.根据权利要求2所述的电火花加工控制方法，其特征在于，在获取间隙电压信号后还对该间隙电压信号进行噪声隔离处理。
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