CN110548941A - 一种电火花线切割加工放电状态的检测装置和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电火花线切割加工放电状态的检测装置，包含：一放电模块，所述的放电模块依据放电参数进行放电；一放电间隙处理模块，所述的放电间隙处理模块对电火花线切割加工时的放电间隙进行采样，并对所采样到的放电间隙进行等比例处理；一预设值模块，所述的预设值模块用于存储一预设值；一比较模块，所述的比较模块将所述的放电间隙处理模块处理的得到的结果与所述的预设值进行比较；一上位计算机FPGA；其中，所述的的上位计算机FPGA依据所述的比较模块的比较结果对放电模块的放电参数进行实时调整。该检测装置通过检测放电状态，实时统计空载、正常火花放电、短路的比例概率，分析后反馈到控制系统，调节放电参数和进给。
Description
技术领域
本发明涉及一种电火花加工设备，更确切地说，是一种电火花线切割加工放电状态的检测装置和检测方法。
背景技术
众所周知，电火花线切割加工是一种电加工，也就是利用放电的原理来除蚀导电的金属。一般用往复移动的钼电极丝作为阴极，金属材料作为阳极，从而形成两极，辅助以介质，在两极上加载电压，随着两极距离的不断接近，从而引发击穿放电来除蚀导电的阳极金属材料，以一定的跟踪进给速度移动电极或金属材料，来满足位置尺寸、形状、表面的质量等要求。电火花加工过程中，两极间的电压或电流信号和加工的结果诸如效率、粗糙度密切相关的。
电火花线切割放电状态，如图1所示。可以粗分为三种，分别是开路空载、火花放电(不稳定的放电也归类于此)和短路，而理想的状态是无开路空载和短路，只有正常火花放电。从图1中可以看到，这三种状态下的电压幅度值不同。在电极丝和金属材料组成的间隙两端加上电压，经过一段时间的击穿延时，间隙发生击穿，间隙电压由空载开路下降为火花放电维持电压。但在实际加工中，由于外界原因，诸如排屑不畅、极间介质未完全消电离、电极丝抖动、跟踪曲线和伺服曲线间的不一致性等就会引起偏短路；同样，跟踪进给速度小于材料的蚀除速度就会引起偏开路空载。
目前的电火花线切割机床间隙电压检测方法有二种，分别是间隙电压平均检测电路和间隙电压峰值检测电路。
下面介绍间隙电压平均检测电路，如图2所示，间隙电压经电阻R1向电容C充电并滤波后成为平均值，通过R2分压后输出表示平均值的电压信号。
下面介绍间隙电压峰值检测电路，如图3所示，通过稳压管W阻止和滤除比其稳压值低的火花维持电压和短路电压，只有大于维持电压的空载峰峰电压才能通过二极管D向电容C充电滤波后成为平均值，通过R2和RW分压后输出表示平均值的电压信号。
从检测原理可知，上述两种检测电路都不能全面检测短路、火花放电、空载等三种放电状态，生成的电压是各种放电状态电压的平均值或峰值，不能代表每个放电脉冲的情况；同时也不能对每单个放电脉冲进行检测和精确监控。另外，由于不同的材料、不同的加工件高度、不同的介质(放电通道内)、不同的加工效果带来空载、火花维持电压、短路等电压的不同，加工的外界条件，比如钼丝的移动速度、振动量也不同，上述原因会使间隙电压平均值或间隙电压的峰值是变化的不同值，所以使用相同的检测电路，不能对放电通道内的变化的间隙电压进行精确检测和精确监控。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种电火花线切割加工放电状态的检测装置和检测方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种电火花线切割加工放电状态的检测装置，其特征在于，包含：
一放电模块，所述的放电模块依据放电参数进行放电；
一放电间隙处理模块，所述的放电间隙处理模块对电火花线切割加工时的放电间隙进行采样，并对所采样到的放电间隙进行等比例处理；
一预设值模块，所述的预设值模块用于存储一预设值；
一比较模块，所述的比较模块将所述的放电间隙处理模块处理的得到的结果与所述的预设值进行比较；
一上位机；
其中，所述的的上位机依据所述的比较模块的比较结果对放电模块的放电参数进行实时调整。
作为本发明较佳的实施例，所述的放电间隙处理模块包含一比较电压单元和一跟踪电压单元。
一种利用前叙述中的检测装置对电火花线切割加工的放电状态进行检测的方法，包含步骤：
S1、根据放电要求，由上位机预设放电条件，产生放电参数的预设值，并将预设值存储在预设值模块中；
S2、放电间隙处理模块对放电间隙进行采样和等比例处理；
S3、比较模块将经过等比例处理的放电间隙的电压值与预设值模块中的预设值进行比较，比较的结果再输入到上位机中；
S4、上位机对放电模块的放电参数进行调整。
本发明的电火花线切割加工放电状态的检测装置和检测方法具有以下优点：该电火花线切割加工放电状态的检测装置通过检测放电状态，实时统计空载、正常火花放电、短路的比例概率，分析后反馈到控制系统，调节放电参数和进给，无限接近理想状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为电火花线切割的放电状态示意图；
图2为间隙电压平均检测电路的电路图；
图3为间隙电压峰值检测电路的电路图；
图4为本发明的电火花线切割加工放电状态的检测装置的模块连接示意图；
图5为图4中的放电模块的电路图；
图6为图4中的放电间隙处理模块的比较电压单元的电路图；
图7为图4中的放电间隙处理模块的跟踪电压单元的电路图；
图8为图4中的预设值模块和比较模块的电路图；
图9为本发明的检测短路的预设值信号的电路图；
图10为图9中的检测短路的预设值信号的电路图，此时信号经过光电隔离；
图11为图4中的上位机模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图4所示，该电火花线切割加工放电状态的检测装置包含：
一放电模块1，该放电模块1依据放电参数进行放电，这里的放电参数与材料、加工件高度、放电介质、加工效果相关；
一放电间隙处理模块2，该放电间隙处理模块2对电火花线切割加工时的放电间隙3进行采样，并对所采样到的放电间隙3进行等比例处理。该放电间隙处理模块2包含一比较电压单元和一跟踪电压单元；
一预设值模块4，该预设值模块4用于存储一预设值；
一比较模块5，该比较模块5将该放电间隙处理模块2处理的得到的结果与该预设值进行比较；
一上位机6；其中，该的上位机6依据该比较模块5的比较结果对放电模块1的放电参数进行实时调整。
下面对该电火花线切割加工放电状态的检测装置的运行过程加以说明，包含步骤：
S1、根据放电要求，比如加工件的材料、加工件的高度、加工后的要求，由上位机6，即FPGA，预设放电条件，产生放电参数的预设值，并将预设值存储在预设值模块4中；
S2、放电间隙处理模块2对放电间隙3进行采样和等比例处理；
S3、比较模块5将经过等比例处理的放电间隙3的电压值与预设值模块4中的预设值进行比较，比较的结果再输入到上位机6中；
S4、上位机6对放电模块1的放电参数进行调整，最终无限接近理想放电状态。
下面对具体的电路模块进行说明。
如图5所示，为放电模块1的电路图，该放电模块1由图5中的电路的18组并联组成，来自上位机FPGA输出的放电参数脉冲信号，通过BS1、T1-1、T1-2进行整理预放大，再通过大功率VMOS管再次进行放大处理，作用到工件和钼丝间，形成火花放电。
对间隙电压进行1:10等比例的处理，这样便于反映真实情况，同时限位电压不超过12V和9V，处理的结果作用到比较模块5，和预设值进行比较。同时作用到伺服调整电路，调节跟踪。
为了完成放电间隙的检测，需要进行4次，分别是：
1、加探测脉冲，检测间隙是否短路
其中：VIN1-3代表经处理过的放电间隙的电压信号；A1 A2 A3是上位机产生的由加工件高度、材料、加工后的要求等产生的预设值状态；A1 A2 A3三种信号，产生八种组合，通过CD4051即8选1开关，由TL432产生8种比较预设值；再通过LM311进行比较，经光电隔离，输出对应的8种IN1信号到上位机。上位机根据每种IN1电平的高低进行统计，分析此时是否短路，如的确不短路，再加引燃脉冲，检测间隙是否开路。
2、加引燃脉冲，检测间隙是否开路
原理和处理方法同上，输出对应的8种IN2信号到上位机。
如果间隙处于既不短路又不开路，那么就在间隙上加主脉冲，再进行短路和开路的检测。
3、加主脉冲，检测间隙是否短路
原理和处理方法同上，输出对应的8种IN3信号到上位机。
4、加主脉冲，检测间隙是否空载
原理和处理方法同上，输出对应的8种IN4信号到上位机。
探测脉冲和主脉冲的脉冲参数是和加工件的材料、高度、加工件的要求等有关联的。
如果此时间隙处于既不短路又不开路，那就可以放电加工了。这样还可以保证每个放电能量是相同的，即是等能量加工。
下面对上位机6进行进一步的说明。
如图9和图10所示，在上位机FPGA中Y11-V121共18组是放电参数输出信号，作用到放电模块；LSA1到LSD1，LIA1到LID1是放电状态空载和短路显示用的；L1到L3，W1到W3是和加工件的材料、高度、加工件的要求等有关联的参数，通过光电隔离，产生A1到A3，B1到B3信号。
IN1到IN4是反映间隙情况的，输出到上位计算机FPGA，FPGA进行高速统计和分析。A1到A3是检测短路的预设值信号，B1到B3是检测短路的预设值信号。
该电火花线切割加工放电状态的检测装置通过检测放电状态，实时统计空载、正常火花放电、短路的比例概率，分析后反馈到控制系统，调节放电参数和进给，无限接近理想状态。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种电火花线切割加工放电状态的检测装置，其特征在于，包含：
一放电模块(1)，所述的放电模块(1)依据放电参数进行放电；
一放电间隙处理模块(2)，所述的放电间隙处理模块(2)对电火花线切割加工时的放电间隙(3)进行采样，并对所采样到的放电间隙(3)进行等比例处理；
一预设值模块(4)，所述的预设值模块(4)用于存储一预设值；
一比较模块(5)，所述的比较模块(5)将所述的放电间隙处理模块(2)处理的得到的结果与所述的预设值进行比较；
一上位计算机FPGA(6)；
其中，所述的的上位机(6)依据所述的比较模块(5)的比较结果对放电模块(1)的放电参数进行实时调整。
2.根据权利要求1所述的电火花线切割加工放电状态的检测装置，其特征在于，所述的放电间隙处理模块(2)包含一比较电压单元和一跟踪电压单元。
3.一种利用权利要求1或2中的检测装置对电火花线切割加工的放电状态进行检测的方法，包含步骤：
S1、根据放电要求，由上位机(6)预设放电条件，产生放电参数的预设值，并将预设值存储在预设值模块(4)中；
S2、放电间隙处理模块(2)对放电间隙(3)进行采样和等比例处理；
S3、比较模块(5)将经过等比例处理的放电间隙(3)的电压值与预设值模块(4)中的预设值进行比较，比较的结果再输入到上位机(6)中；
S4、上位机(6)对放电模块(1)的放电参数进行调整。
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