CN105081525B - 一种电弧加工放电状态检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电加工领域，具体是一种独立式电弧加工放电状态检测系统，包含独立检测电路IDC、稳压电路RV和电压比较电路VC三部分；稳压电路RV由两个定值电阻和一个电容组成；电压比较电路VC由电压比较器UC、滑线变阻器和直流电源VCC组成；独立检测电路IDC由直流电源V2、定值电阻R1、二极管D1和二极管D2、霍尔传感器CS、机床上工件与电极之间形成的等效电阻Re组成。本发明通过电压比较器输出的不同电压值，可以控制机床实现停止加工、抬刀、继续加工、加速以及减速等的功能，实现对电弧加工过程的放电状态的实时监测，控制机床相应运动，使加工过程更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于电加工领域，涉及一种电弧加工(Electrical Arc Machining,EAM)放电状态检测系统。
背景技术
电弧加工是继电火花加工(Electrical Discharge Machining,EDM)后产生的一种新型加工方法，是一种专门用于高强度、高硬度、高韧性、高红硬性、高耐磨性、严重冷作硬化导电材料高效加工的一种电加工技术，既具有电火花加工的优点，加工速度又远高于电火花加工。随着航空技术、海洋工程技术以及石油勘探过程中一些新型的具有高硬度、高强度、高耐磨性、高熔点以及强抗腐蚀性等特点材料(如钛合金、高强度不锈钢以及高温合金等)的大量使用，使用传统的加工技术己不能满足工艺需要，而电火花加工又因为加工效率低而受到限制，所以电弧加工技术受到广大研究者的重视。然而，为了能更好的达到生产需求，放电过程监测很有必要。先进制造技术(The InternationalJournal of Advanced Manufacturing Technology)第63卷621—629页的文章“微细电火花铣削加工中一种新的变周期和步长的多约束插值方法(A newinterpolation method of variable period and step size in micro-EDMmilling based on square constraint)”中提到，现有电加工技术，对放电状态的检测，都是基于一段时间内的平均电压，这种方法需要考虑脉宽、脉间、开路电压等参数，比较适合电火花加工(EDM)。但电弧加工的加工速度远高于电火花，故需要更灵敏的放电状态检测系统，且电弧加工中电压可以是直流电或者脉冲电，电压范围可调节范围大，波动范围也大，造成传统检测方法不合适，因此需要新的检测方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉，具有独立性、隔离性、通用性特点的电弧加工放电状态检测系统。
本发明是通过以下方式实现的
一种电弧加工放电状态检测系统(Discharge Status Detection System)，包括稳压电路RV(Regulator Circuit)、电压比较电路VC(Voltage ComparisonCircuit)；稳压电路RV由两个定值电阻和一个电容组成；电压比较电路VC由电压比较器UC、滑线变阻器和直流电源VCC组成；稳压电路RV的输出端与电压比较器UC的正极端口相连接；电压比较电路VC的输出端与PLC的输入相连接。其特征是还包括独立检测电路IDC(Independent Direct Current)；独立检测电路IDC由直流电源、定值电阻、二极管、霍尔传感器、机床上工件与电极之间形成的等效电阻组成；IDC中直流电源、定值电阻、霍尔传感器、二极管D2串联连接到机床上工件与电极两端；电弧加工电源EAMDC串接另一二极管D1连接到机床上工件与电极两端；二极管D1与二极管D2用来隔离电弧加工电源EAMDC和独立检测电路IDC中的直流电源；霍尔传感器一端接地，一端作为独立检测电路IDC的输出与稳压电路RV的输入相连接。
上述一种电弧加工放电状态检测系统，其特征是：IDC中的直流电源的额定电压不小于50V。
工作时，在电弧加工电源EAMDC的作用下，进行电弧加工。加工过程中，不同的放电状态会使独立检测电路IDC中有不同的电流。霍尔传感器CS将回路IDC中的电流信号转变为电压信号Ui，不同的电流信号对应不同的电压信号。电压信号Ui经过分压稳压后为Us，输入电压比较器的正极接口，电压比较器的负极接口通过滑线变阻器和一直流电源设定一电压值Ut。当Us大于Ut时电压比较器输出5V电压信号，反之，当Us小于Ut时，电压比较器输出0V电压信号。根据电压比较器输出不同电压，进而可以判断电弧加工的放电状态。电压比较器的输出信号作为PLC的输入信号。PLC通过控制数控系统CNC进而控制机床运动。从而通过电压比较器输出的不同电压值，可以控制机床实现停止加工、抬刀、继续加工、加速以及减速等的功能。
附图说明
图1为本发明的电弧加工放电状态检测系统的电路示意图。
图中：EAMDC—电弧加工电源，DSDS—电弧加工放电状态检测系统，IDC—独立检测电路，RV—稳压电路，VC—电压比较电路。
具体实施方式
下面结合说明书附图给出本发明的三个最佳实施例，但不限于此。
实施例1：
建立如图1所示的电弧加工放电状态检测系统的电路图，其主要包括电弧加工机床系统、独立检测电路IDC、稳压电路RV、电压比较电路VC、PLC模块及数控系统CNC。
电弧加工过程中的放电状态主要分为短路、断路和正常加工。如图1所示，电弧电源V1的额定电压为80V，加在电极与工件两端进行电弧加工。独立检测电路IDC中直流电源V2的额定电压为55V，定值电阻R1的阻值为55Ω。二极管D1和D2将V1与独立检测电路IDC隔离，增加检测结果可靠性。当电弧加工处于断路状态时，检测回路中无电流；当电弧加工处于短路状态时，检测回路中电流接近1A(大于0.7A)；当电弧加工处于正常加工状态时，检测回路中电流小于1A(约为0.5—0.7A)。霍尔传感器CS将电路中电流信号转换为电压信号Ui。不同放电状态输出的不同电压信号。
稳压电路RV中，分压电阻R2和R3的阻值分别为5.7kΩ和150kΩ，稳压电容C1为68nF。稳压电路的输入信号为独立检测电路IDC的输出信号Ui。Ui经过分压稳压后为输出电压Us。由于不同放电状态所对应的Ui不同，故此不同放电状态所对应的Us不同。为了后续方便说明，记短路时所对应的Us为Us1。
电压比较电路VC由电压比较器UC、直流电源VCC以及滑线变阻器R4组成；直流电源VCC的额定电压为5V；稳压电路RV的输出信号Us为电压比较电路的输入信号。为了检测电弧加工的放电状态，电压比较的负极接口电压要设定为Us1，Us1的大小由5V电源和滑线变阻器R4控制；当稳压电路的输出信号Us大于等于Us1时，说明电弧放电处于短路状态，此时电压比较电路的输出信号为一正5V电压；当稳压电路的输出信号Us小于Us1时，说明电弧放电处于正常加工状态，此时电压比较电路的输出信号为0V电压。
PLC以电压比较电路的输出作为输入，通过CNC数控系统控制机床的抬刀、下刀、停止加工和继续加工功能。从而可以实现短路时自动抬刀功能。避免了由于短路而引起的加工不能正常加工的现象。
实施例2：
独立检测电路IDC中的直流电源V2的额定电压为65V，定值电阻R1的阻值为65Ω，其他同实施例1。
实施例3：
电压比较电路VC中的直流电源VCC的额定电压为10V，其他同实施例1。
Claims (2)
1.一种电弧加工放电状态检测系统，包括稳压电路RV、电压比较电路VC；稳压电路RV由两个定值电阻和一个电容组成；电压比较电路VC由电压比较器UC、滑线变阻器和直流电源VCC组成；稳压电路RV的输出端与电压比较器UC的正极端口相连接；电压比较电路VC的输出端与PLC的输入相连接；其特征是还包括独立检测电路IDC；独立检测电路IDC由直流电源V2、定值电阻R1、二极管D1和二极管D2、霍尔传感器CS、机床上工件与电极之间形成的等效电阻Re组成；独立检测电路IDC中直流电源V2、定值电阻R1、霍尔传感器CS、二极管D2串联连接到机床上工件与电极两端；电弧加工电源EAMDC串接另一二极管D1连接到机床上工件与电极两端；二极管D1与二极管D2用来隔离电弧加工电源EAMDC和独立检测电路IDC中的直流电源V2；霍尔传感器CS一端接地，一端作为独立检测电路IDC的输出与稳压电路RV的输入相连接。
2.根据权利要求1所述的一种电弧加工放电状态检测系统，其特征是：独立检测电路IDC中的直流电源V2的额定电压不小于50V。
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