CN104122903A - 一种基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统。它包括信号采集及计算机处理系统、机床工作液泵电机变频系统和工作液循环执行机构三部分；其中：信号采集及计算机处理系统用于监测工作液槽的液温、液位及加工状态，并且信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果实时动态调整机床工作液泵变频系统的工作频率，同时，信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果控制工作液循环执行机构执行相应的动作。上述工作液自动循环系统，可以根据工作液槽的液温、液位和加工状态实时调整工作液泵的压力和流量，在加工的大部分时间内保持低压、小流量的供液，具有节能、降噪、延长工作液泵使用寿命的优点。

Description

一种基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统

技术领域

本发明涉及一种用于电火花成形机床的工作液自动循环系统，尤其涉及一种基于工作液泵变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统，属于电火花加工技术领域。

背景技术

电火花成形加工是在工作液(介质)内实施电极与工件之间放电蚀除加工。电火花成形机床设有工作液槽和贮液箱。工作液槽是电极与工件放电蚀除的场所。电火花加工时，工作液槽内安装有工件并注满工作液，只有当液面达到预定高度(一般高于工件上表面50mm以上)才允许电极与工件放电加工。贮液箱用于贮存工作液(体积是工作液槽的2～3倍)，通常用工作液泵从贮液箱抽取工作液，经过滤器过滤后送入工作液槽。电火花机床开始工作时，工作液泵以大流量向工作液槽输送工作液，使工作液槽内液面快速上升到预定高度。在放电加工过程中，工作液泵连续地向工作液槽提供工作液，保持工作液循环过滤和维持工作液槽内的液面高度。

现有技术中，大多数电火花成形机床的工作液系统，在从机床开始工作到某一工件或模具被加工完成的过程中，工作液泵始终以额定流量和压力向工作液槽输送工作液。这种工作液泵始终满负荷工作的方式存在如下弊端：

1)工作液泵磨损快。大多数电火花成形机床采用离心泵作为工作液泵。离心泵是一种高转速泵，当叶轮始终以高速旋转，在强烈的离心力作用下，液体在从叶轮中心被抛到叶轮边缘的过程中与叶轮强烈摩擦，尤其当工作液中含杂质较多时，会致使叶轮很快磨损。另外，叶轮与泵体、叶轮与盖板等间隙处也容易磨损，显然工作液泵高速运转时间越长，工作液中杂质越多，这种磨损越快且越严重。

2)工作液过滤效果差。现在大多数电火花成形机床使用纸芯过滤器过滤工作液，如果经过过滤器的工作液压力高、流量大，则工作液来不及得到有效过滤，大量杂质随着一次次工作液循环被带回工作液槽。另外，流量大使流回贮液箱内的工作液来不及沉淀和散热，导致大量细颗粒杂质始终悬浮在工作液中，而且工作液散热也比较困难。

3)功耗多，噪声大。工作液泵(离心泵)以额定频率工作时，其流量Q与转速n成正比，转速n与功耗P的立方成正比。显然，流量越大功耗越多，且功耗增加的速率比流量增长快得多。工作液泵始终高速工作，不仅导致叶轮、旋转部件、密封部件等磨损加快，间隙增大，还致使工作液泵的工作效率η下降，易出现泄漏，同时，工作液泵的运转噪声也越来越大。

此外，现有技术中，大多数电火花成形机床的工作液循环系统仍是手动控制，尚未实现工作液循环系统的压力和流量的自动控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统，包括信号采集及计算机处理系统，机床工作液泵电机变频系统、工作液循环执行机构三部分；

其中，所述信号采集及计算机处理系统用于监测工作液槽的液温、液位及加工状态，并且所述信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果实时动态调整所述机床工作液泵变频系统的工作频率，同时，所述信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果控制所述工作液循环执行机构执行相应的动作。

其中较优地，所述信号采集及计算机处理系统包括处理器，以及与之连接的液位浮子、液温传感器和加工状态检测系统，所述液位浮子、所述液温传感器、所述加工状态检测系统分别用于采集机床工作液槽内的液位、液温和加工状态信号，所述处理器用于接收所述液位浮子、所述液温传感器和所述加工状态检测系统的信号后进行信息处理，然后向所述机床工作液泵电机变频系统和所述工作液循环执行机构发出控制指令。

其中较优地，所述机床工作液泵电机变频系统包括可调变频器、工作液泵电机和工作液泵，其中，所述可调变频器和所述处理器连接，并受所述处理器控制；所述处理器通过所述可调变频器调整所述工作液泵电机的工作频率，以此改变所述工作液泵电机的转速，从而调整所述工作液泵的流量和电压。

其中较优地，所述液位浮子可以产生达到液位和未达到液位两种信号；

当所述液位浮子产生未达到液位的信号时，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率区间的某一固定频率；

当所述液位浮子产生达到液位的信号时，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调低至最小频率区间。

其中较优地，所述液温传感器中设有温度警戒值、温度上限值和温度下限值；

当工作液液温达到温度警戒值时,所述液温传感器产生液温警戒信号，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率，并同时切断机床高频电源；

当工作液液温在温度警戒值和温度上限值之间变化时，所述液温传感器产生高温区信号，所述处理器根据如下公式调整所述工作液泵电机的工作频率：Y＝K－10；其中：Y为工作频率，单位Hz；K为工作液温度，单位℃；

当工作液液温在温度上限值和温度下限值之间变化时，所述液温传感器产生中温区信号，所述处理器根据如下公式调整所述工作液泵电机的工作频率：Y＝0.5K+20；其中：Y为工作频率，单位Hz；K为工作液温度，单位℃；

当工作液液温回落至不高于温度下限值时，所述液温传感器产生低温区信号，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调低至最小频率区间。

其中较优地，所述加工状态检测系统用于监测火花放电间隙状态，并将开路脉冲、正常脉冲、异常脉冲输入所述处理器，所述处理器计算各种脉冲的占有率；

当某段时间内异常脉冲占有率小于40％时，所述处理器判定加工状态正常，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调低至最小频率区间；

当某段时间内异常脉冲占有率在40％～80％之间变化时，所述处理器依据如下公式调整所述工作液泵电机的工作频率：Y＝50X+15；其中：Y为工作频率，单位Hz；X为异常脉冲占有百分率；

当某段时间内异常脉冲占有率不小于80％时，所述处理器判定加工状态异常，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率区间的某一固定频率，并同时切断机床高频电源。

其中较优地，当所述处理器同时计算出多种工作频率参考值时，取其最大值作为工作频率对所述工作液泵电机进行调整。

其中较优地，当所述处理器接收到未到达液位信号、液温警戒信号和加工状态异常信号三者中的任一信号时，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率区间，并同时切断机床高频电源。

其中较优地，所述工作液循环执行机构由进液电磁阀、冲液电磁阀和抽液电磁阀组成，所述进液电磁阀、所述冲液电磁阀和所述抽液电磁阀分别受所述处理器控制，实现进液、冲液或抽液的自动切换。

其中较优地，当某段时间内异常脉冲占有率小于40％时，所述处理器判定加工状态正常，所述处理器控制所述进液电磁阀打开，所述冲液电磁阀和所述抽液电磁阀同时关闭；

当某段时间内异常脉冲占有率超过40％时，所述处理器控制所述进液电磁阀关闭，并控制所述冲液电磁阀和/或所述抽液电磁阀打开。

本发明公开的基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统，可以根据工作液槽的液温、液位和加工状态实时调整工作液泵电机的转速，进而调整工作液泵的压力和流量，使得在加工的大部分时间内保持低压、小流量的供液，是一种节能、降噪、延长工作液泵使用寿命的电火花成形机床工作液自动循环系统。

附图说明

图1是本发明提供的变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统的原理示意图；

图2是图1所示工作液自动循环系统的信号采集、数据处理与动作执行的原理图；

图3是图1所示工作液自动循环系统的工作液泵电机的工作频率的计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容作详细说明。

本发明提供的基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统，采用电机变频控制方法调整工作液泵的流量和压力。基于大量的实践，发明人认为在电火花成形加工过程中，为了延长工作液泵的使用寿命，改善工作液循环过程中的过滤效果，不应让工作液泵始终以额定压力和流量进行满负荷工作，而应根据加工工况对工作液泵的压力和流量进行适时调整。由于在电火花成形加工过程的大部分时间内，加工总处于稳定的中、精加工状态，因此，如果在电火花成形加工的过程中，可以使工作液泵大部分时间内保持低压、小流量供液，不仅节能、降噪，而且可以使工作液的过滤和冷却效果更好。所谓低压是指以工作液刚能穿越纸芯过滤器为宜，实践证明，工作液穿越纸芯过滤器的压力越小，工作液的过滤效果越好。所谓小流量是保持工作液槽内工作液循环，并使得工作液槽内的液温不超过环境温度5℃为好。

结合图1和图2可知，本发明提供的基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统(以下，简称工作液自动循环系统)，包括：信号采集及计算机处理系统，机床工作液泵电机变频系统和工作液循环执行机构三部分。其中信号采集及计算机处理系统用于监测工作液槽的液温、液位及加工状态，并且信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果实时动态调整机床工作液泵变频系统的工作频率，同时，信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果控制工作液循环执行机构执行相应的动作。

具体来说，信号采集及计算机处理系统包括计算机CPU处理器4，以及与之连接的液位浮子1、液温传感器2和加工状态检测系统3，液位浮子1、液温传感器2、加工状态检测系统3分别用于采集机床工作液槽23内的液位、液温和加工状态信号，计算机CPU处理器4用于接收液位浮子1、液温传感器2和加工状态检测系统3的信号后进行信息处理，然后向机床工作液泵电机变频系统和工作液循环执行机构发出控制指令。

机床工作液泵电机变频系统包括可调变频器5、工作液泵电机6和工作液泵7，其中，可调变频器5和计算机CPU处理器4连接，并受计算机CPU处理器4控制；计算机CPU处理器4通过可调变频器5调整工作液泵电机6的工作频率，以此改变工作液泵电机6的转速，从而调整工作液泵7的流量和电压。工作液循环执行机构由工作液循环系统中的进液电磁阀22、冲液电磁阀15和抽液电磁阀19组成。进液电磁阀22、冲液电磁阀15和抽液电磁阀19分别受计算机CPU处理器4控制，实现进液、冲液或抽液的自动切换。此外，在图1所示的工作液循环系统中，还包括如纸芯过滤器13在内的其他部件，因为与现有技术中的设置类似，在此不再赘述。

下面结合图2所示工作液自动循环系统的信号采集、数据处理与动作执行原理图和图3所示工作液泵电机6的工作频率计算流程图，对该工作液自动循环系统的工作原理进行介绍。

由图2可知，信号采集及计算机处理系统包括信号采集部分和计算机CPU处理器4两部分。其中，信号采集部分由液位浮子1、液温传感器2和加工状态检测系统3组成。

液位浮子1相当于一种开关，它靠工作液的浮力接通或断开。液位浮子1安装在工作液槽23的液位闸板上，液位的高度依据被加工工件的高度人为设定(通常高于工件上表面50mm)，液位浮子1可以产生“未达到液位”和“达到液位”两种信号，并将对应信号传输至计算机CPU处理器4。

液温传感器2安装在工作液槽23的回液口附近，考虑到电火花成形加工专用工作液的闪点及其他影响因素，从安全角度出发，在液温传感器2上人为设定了温度警戒值、温度上限值和温度下限值；在下述实施例中分别将温度警戒值、温度上限值和温度下限值设定为70℃、60℃和30℃。依据设定的温度警戒值、温度上限值和温度下限值，液温传感器2可以判断工作液的实际液温是否处于低温区、中温区、高温区和警戒状态的哪种，并产生对应信号至计算机CPU处理器4。

加工状态检测系统3通过检测火花放电间隙中的间隙电压来监视电火花加工状态，它由测量环节、参考电压和比较环节组成，其中，参考电压一般为30～40V；加工过程中，测量环节不断取得间隙放电的各种脉冲信号，通过比较环节将这些信号与参考电压进行比较，由此区分出开路脉冲、正常脉冲、短路和电弧等异常脉冲。然后，计算机CPU处理器4按时间段将三种脉冲的占有率计算出来，从而判断加工状态是否正常，具体来说，可以将加工状态区分为正常、不稳定和异常三种状态。

电火花机床工作时，计算机CPU处理器4不断接收来自液位浮子1、液温传感器2、加工状态检测系统3的信号，并判定这些信号的需求，然后按照信号的要求分别向机床工作液泵电机变频系统和工作液循环执行机构发出指令。电机变频部分由可调变频器5、工作液泵电机6和工作液泵7组成，可调变频器5按计算机CPU处理器4的指令调整工作液泵电机6的输入频率和电压，频率调整范围30～60Hz，其中，将频率调整范围划分为三个不同的频率区间：最大频率区间50～60Hz，中间频率区间35～50Hz，最小频率区间30～35Hz；根据工作液槽内的液温、液位和加工状态的变化，工作液泵电机6的工作频率在不同的频率区间变化；随频率调整，可调变频器5还适当地改变工作液泵电机6的输入电压，保证电压/频率＝常量；工作液泵7采用离心泵，其额定流量和压力按传统电火花成形机床的要求选择。

下面结合图3对计算机CPU处理器4接收液位浮子1、液温传感器2、加工状态检测系统3的信号、并计算工作液泵电机6的工作频率的具体过程进行介绍。

具体来说，液位浮子1向计算机CPU处理器4提供“达到液位”或“未达到液位”信号。当液位高度设定后，若液位未达到预设高度，则液位浮子1产生未达到液位的信号，并将“未达到液位”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调至最大频率区间的某一固定频率，例如升高到50Hz，工作液泵7将以额定流量和压力工作。若液位达到设定高度，则液位浮子1产生达到液位的信号，并将“达到液位”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调低至最小频率区间，例如降为30～35Hz，工作液泵7将输出较小的流量和压力。

液温传感器2上设定了温度警戒值(70℃)、温度上限值(60℃)和温度下限值(30℃)。若液温传感器2感应到工作液的温度高达70℃(温度警戒值),液温传感器2将产生液温警戒信号，并将液温警戒信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4会立即切断机床高频电源，并通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调高至最大频率(60Hz)，此时，工作液泵7将以高于额定的流量和压力输出。

若液温传感器2感应到工作液的温度处于60℃～70℃之间，即工作液液温在温度警戒值和温度上限值之间变化时，液温传感器2产生高温区信号，并将工作液的温度处于“高温区”信号传递给计算机CPU处理器4。然后，计算机CPU处理器4通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率按Y＝K－10的线性关系进行调整，其中：Y为工作频率，单位Hz；K为工作液温度，单位℃。此时，工作液泵7将以额定或超过额定的流量和压力输出。

如果液温传感器2感应到工作液温度在30℃～60℃之间变化，即工作液液温在温度上限值和温度下限值之间变化时，液温传感器2将产生中温区信号，并且，液温传感器3将工作液温度处于“中温区”信号传递给计算机CPU处理器4。计算机CPU处理器4将通过可调变频器5按Y＝0.5K+20(其中：Y为工作频率，单位Hz；K为工作液温度，单位℃)的函数关系适时调整工作液泵电机6的工作频率，使工作液泵电机6的工作频率随温度升高或降低而线性地增大或减小，工作液泵7的输出流量也会随之增加或减少。

若液温传感器2感应到工作液温度回落且不高于温度下限值时(30℃)，液温传感器2将产生低温区信号，并将工作液的温度处于“低温区”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4将通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调低至最小频率区间(30～35Hz)，此时，工作液泵7将以较小流量和压力输出。

加工状态检测系统3通过监测火花放电间隙状态，并将开路脉冲、正常脉冲、短路和电弧等异常脉冲输入计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过运算和处理得到各种脉冲的占有率。若某段时间内，加工状态检测系统3检测到的短路和电弧等异常脉冲占有率小于40％，则计算机CPU处理器4判定加工状态“正常”，然后计算机CPU处理器4通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调低至最小频率区间30～35Hz，此时，工作液泵7将以较小流量和压力输出。如果某段时间内加工状态检测系统3检测到的短路和电弧等异常脉冲的占有率在40％～80％范围内变化，则计算机CPU处理器4依据如下公式调整工作液泵电机6的工作频率：Y＝50X+15；其中：Y为工作频率，单位Hz；X为异常脉冲占有百分率；从而使可调变频器5相应地在35～55Hz之间调整工作液泵电机6的工作频率，工作液泵7将相应增减输出流量和压力。如果某段时间内加工状态检测系统3检测到的短路和电弧等异常脉冲的占有率不小于80％，则计算机CPU处理器4判定加工状态“异常”，它将立即切断机床高频电源并通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调高至最大频率区间的某一固定频率，例如55Hz。此时，工作液泵7将以接近额定的流量和压力输出。

由于计算机CPU处理器4同时接收液位浮子1、液温传感器2、加工状态检测系统3三者的信号，因此常常根据三种信号会同时计算出三种彼此不同的工作频率参考值，此时需要计算机CPU处理器4对工作液泵电机6的工作频率进行再次计算，取其最大值作为工作频率然后对工作液泵电机6进行调整。例如，当计算机CPU处理器4同时收到即要求增高、又要求降低可调变频器5的频率的不同需求信号时，按要求增高可调变频器5频率的信号进行处理；又如，当计算机CPU处理器4同时收到两种或两种以上增高可调变频器5频率的信号时，按最高频率调整要求处理。此外，在遇到极限情况时，当计算机CPU处理器4在收到液位未达到设定高度(未达到液位信号)、液温达到70℃(液温警戒信号)或短路和电弧等异常脉冲的占有率达80％(加工状态异常信号)三者中的任一信号时，计算机CPU处理器4除让可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调高至最大频率区间50Hz～60Hz外，还将同时切断机床高频电源，停止火花放电。

此外，在计算机CPU处理器4根据工作液槽的液温、液位及加工状态对工作液泵电机6的工作频率实时动态调整的同时，计算机CPU处理器4还将根据加工状态检测系统3的检测结果对工作液循环执行机构的动作进行控制。工作液循环执行机构由进液电磁阀22、冲液电磁阀15和抽液电磁阀19组成，进液电磁阀22、冲液电磁阀15和抽液电磁阀19分别受控于计算机CPU处理器4。根据加工工艺要求在工件或电极上(或在它们周围)设置冲液或抽液位置并与机床上相应的冲、抽液接口连接。在正常加工状态下(即某段时间内异常脉冲占有率小于40％时)，计算机CPU处理器4控制进液电磁阀22打开，冲液电磁阀15和抽液电磁阀19同时关闭。当计算机CPU处理器4判定短路和电弧等异常脉冲占有率超过40％时，需要使用冲液(或抽液)功能时，则计算机CPU处理器4发出信号，控制进液电磁阀22关闭，并控制冲液电磁阀15和/或抽液电磁阀19打开。在加工过程中，使用冲液功能，还是抽液功能，还是冲液和抽液功能共同使用，需要根据被加工工件的工艺要求，由工艺人员自行选择。

上面对本发明提供的工作液自动循环系统的工作原理进行了介绍，下面结合电火花成形加工过程对整个工作液自动循环系统的运行过程进行介绍。

在电火花成形机床开始工作时，液位浮子1将“未达到液位”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调整到50Hz，工作液泵7以额定流量向工作液槽23快速输送工作液，此时进液电磁阀22打开，冲液电磁阀15和抽液电磁阀19均关闭。

当达到预定液位高度，液位浮子1将“达到液位”信号传给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调整到30～35Hz，此时工作液泵7以刚能克服纸芯过滤器13阻力的压力向工作液槽23输送工作液，这样即节省辅助工作时间，又能在工作液的循环补液阶段提高纸芯过滤器13对工作液的过滤效果，减少循环补液流量，节约电能和降低工作液泵6的噪声。

当进行电火花粗加工或被加工工件的蚀除量较大时，温度传感器2感应到工作液槽内工作液温升快且达到或超过设定温度的下限值(30℃)，例如温度在30℃～60℃范围内波动，温度传感器2将实测温度转变成“中温区”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4按Y＝0.5K+20的函数关系计算出工作液泵电机6的工作频率，并通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调整成该计算值，工作液泵7将相应调整供液流量和压力，改变工作液的循环速度。

如果工作液温度继续增高到60℃～70℃，温度传感器2将实测温度转变成“高温区”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过可调变频器5将所述工作液泵电机6的工作频率按Y＝K－10线性关系调整(如：64℃时工作液泵电机的工作频率是54Hz)，工作液泵7将以额定或超过额定的流量和压力输出。

如果工作液温度达到70℃，温度传感器2将警戒温度信号传递给计算机CPU处理器4,计算机CPU处理器4立即发出关闭高频电源信号并通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调整为60Hz。当经过工作液高速循环，工作液温度回落到30℃及以下时，温度传感器2将实测温度转变成“低温区”信号传递给计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4令可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调整到30～35Hz，工作液泵7将以较低的流量和压力向工作液槽23供液。

在整个火花放电加工过程中，加工状态检测系统3始终通过监测火花放电间隙状态将开路脉冲、正常脉冲、短路和电弧等异常脉冲输入计算机CPU处理器4，计算机CPU处理器4通过运算和处理得到各种脉冲的占有率判断加工状态。若某段时间内，加工状态检测系统检测到的短路和电弧等异常脉冲占有率不到40％，则计算机CPU处理器4判定加工状态“正常”，它通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调整为30～35Hz，工作液泵7将以较小流量和压力输出。如果加工状态检测系统3检测到的短路和电弧等异常脉冲的占有率在40％～80％范围内变化，计算机CPU处理器4让可调变频器5在35～55Hz之间按Y＝50X+15函数关系调整工作液泵电机6的工作频率，工作液泵7将会相应增减输出流量和压力；若加工状态检测系统3检测到的短路和电弧等异常脉冲的占有率不小于80％，则，计算机CPU处理器4将判定加工状态“异常”，它将立即发出停止机床高频电源工作的信号并通过可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调到55Hz。

相应地，在加工状态检测系统3检测到短路和电弧等异常脉冲占有率超过40％时，计算机CPU处理器4判断需要冲液或抽液，然后令工作液循环执行机构关闭进液电磁阀22，打开冲液电磁阀15或抽液电磁阀19，向加工间隙实施冲液或抽液，如果需要同时冲、抽液，则迅速打开冲液电磁阀15和抽液电磁阀19，同时关闭进液电磁阀22。

在加工过程中，计算机CPU处理器4在同时收到即要求增高、又要求降低所述可调变频器频率的不同信号时，按要求增高可调变频器频率的信号进行处理。例如液位达到预定高度，工作液温为40℃时，虽然液位浮子1的“达到液位”信号要求可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率降到30～35Hz，但液温传感器2感应到的40℃液温信号却要求可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调到40Hz(按Y＝0.5K+20算得)，此时计算机CPU处理器4会按照液温传感器2的信号要求将工作液泵电机6的工作频率调到40Hz。

当计算机CPU处理器4在同时收到两种或两种以上增高可调变频器5频率的信号时，按最高频率调整要求处理；例如液位达到预定高度，工作液的液温为40℃时，如果短路和电弧等异常脉冲占有率60％，如果按液温传感器2的40℃液温信号要求，可调变频器5应将工作液泵电机6的工作频率调到40Hz，而按加工状态检测系统3检测到的短路和电弧等异常脉冲占有率60％的信号要求，可调变频器5应将工作液泵电机6的工作频率调到45Hz(按Y＝50X+15算得),此时计算机CPU处理器4会按照加工状态检测系统3的信号要求将工作液泵电机6的工作频率调到45Hz。

此外，为保证加工安全，当计算机CPU处理器4在收到液位未达到设定高度、液温达到70℃或短路和电弧等异常脉冲的占有率达80％的任一信号时，除让可调变频器5将工作液泵电机6的工作频率调到50Hz～60Hz外，还发出关闭高频电源，停止火花放电的信号。

综上所述，本发明提供的基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统，可以根据工作液槽的液温、液位和加工状态实时调整工作液泵电机的转速，进而调整工作液泵的压力和流量。因此，电火花成形机床工作液自动循环系统在电火花成形加工的大部分时间内都可以保持低压、小流量供液，一方面减轻了工作液中的杂质对工作液泵叶轮的磨损，改善了工作液在循环过程中的过滤和散热效果；另一方面，也降低了工作液泵的功耗，并同时降低了工作液泵的运转噪声，因此，上述电火花成形机床工作液自动循环系统具有节能、降噪、延长工作液泵使用寿命的优点。

此外，需要说明的是，上述实施例中，为了进行举例，对工作液泵电机的频率范围进行了人为划分，并且，针对不同的液温、液位、加工状态情况，对工作液泵电机的工作频率调整情况进行了详细说明。但上述实施例中的具体数值仅应被理解为举例说明，而不应构成对本发明实质内容的限定。

上面对本发明提供的基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术者而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种基于变频控制的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于包括信号采集及计算机处理系统，机床工作液泵电机变频系统、工作液循环执行机构三部分；其中，所述信号采集及计算机处理系统用于监测工作液槽的液温、液位及加工状态，并且所述信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果实时动态调整所述机床工作液泵变频系统的工作频率，同时，所述信号采集及计算机处理系统用于根据不同的检测结果控制所述工作液循环执行机构执行相应的动作。

2.如权利要求1所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

所述信号采集及计算机处理系统包括处理器，以及与之连接的液位浮子、液温传感器和加工状态检测系统，所述液位浮子、所述液温传感器、所述加工状态检测系统分别用于采集机床工作液槽内的液位、液温和加工状态信号，所述处理器用于接收所述液位浮子、所述液温传感器和所述加工状态检测系统的信号后进行信息处理，然后向所述机床工作液泵电机变频系统和所述工作液循环执行机构发出控制指令。

3.如权利要求2所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

所述机床工作液泵电机变频系统包括可调变频器、工作液泵电机和工作液泵，其中，所述可调变频器和所述处理器连接，并受所述处理器控制；所述处理器通过所述可调变频器调整所述工作液泵电机的工作频率，以此改变所述工作液泵电机的转速，从而调整所述工作液泵的流量和电压。

4.如权利要求3所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

所述液位浮子可以产生达到液位和未达到液位两种信号；

当所述液位浮子产生未达到液位的信号时，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率区间的某一固定频率；

当所述液位浮子产生达到液位的信号时，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调低至最小频率区间。

5.如权利要求3所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

所述液温传感器中设有温度警戒值、温度上限值和温度下限值；

当工作液液温达到温度警戒值时,所述液温传感器产生液温警戒信号，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率，并同时切断机床高频电源；

当工作液液温在温度警戒值和温度上限值之间变化时，所述液温传感器产生高温区信号，所述处理器根据如下公式调整所述工作液泵电机的工作频率：Y＝K－10；其中：Y为工作频率，单位Hz；K为工作液温度，单位℃；

当工作液液温在温度上限值和温度下限值之间变化时，所述液温传感器产生中温区信号，所述处理器根据如下公式调整所述工作液泵电机的工作频率：Y＝0.5K+20；其中：Y为工作频率，单位Hz；K为工作液温度，单位℃；

当工作液液温回落至不高于温度下限值时，所述液温传感器产生低温区信号，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调低至最小频率区间。

6.如权利要求3所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

所述加工状态检测系统用于监测火花放电间隙状态，并将开路脉冲、正常脉冲、异常脉冲输入所述处理器，所述处理器计算各种脉冲的占有率；

当某段时间内异常脉冲占有率小于40％时，所述处理器判定加工状态正常，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调低至最小频率区间；

当某段时间内异常脉冲占有率在40％～80％之间变化时，所述处理器依据如下公式调整所述工作液泵电机的工作频率：Y＝50X+15；其中：Y为工作频率，单位Hz；X为异常脉冲占有百分率；

当某段时间内异常脉冲占有率不小于80％时，所述处理器判定加工状态异常，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率区间的某一固定频率，并同时切断机床高频电源。

7.如权利要求3所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

当所述处理器同时计算出多种工作频率参考值时，取其最大值作为工作频率对所述工作液泵电机进行调整。

8.如权利要求7所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

当所述处理器接收到未到达液位信号、液温警戒信号和加工状态异常信号三者中的任一信号时，所述处理器将所述工作液泵电机的工作频率调高至最大频率区间，并同时切断机床高频电源。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

所述工作液循环执行机构由进液电磁阀、冲液电磁阀和抽液电磁阀组成，所述进液电磁阀、所述冲液电磁阀和所述抽液电磁阀分别受所述处理器控制，实现进液、冲液或抽液的自动切换。

10.如权利要求9所述的电火花成形机床工作液自动循环系统，其特征在于：

当某段时间内异常脉冲占有率小于40％时，所述处理器判定加工状态正常，所述处理器控制所述进液电磁阀打开，所述冲液电磁阀和所述抽液电磁阀同时关闭；

当某段时间内异常脉冲占有率超过40％时，所述处理器控制所述进液电磁阀关闭，并控制所述冲液电磁阀和/或所述抽液电磁阀打开。