[发明专利]电火花加工放电参数检测装置及参数测量线路

说明书

本发明是关于对电火花加工中各种间隙状态的时间参数进行定量检测的装置和用于此类装置的参数测量线路。

电火花加工工艺是当代模具制造中行之有效的工艺。由于加工过程中出现稳定电弧放电，使得工件和工具表面烧伤，致使价格昂贵的模具报废。因此近年来关于对电火花加工中加工间隙状态的鉴别及参数测量以及对加工过程进行自适应最佳化控制等技术受到了各国电加工界的广泛重视。现有的与本发明近似装置，如美国专利US    4249059采用对测量间隙电压高低的方法来鉴别间隙状态。它是利用加工放电电压为25伏左右的常数，空载电压接近电火花加工机床高频电源内的直流供电电压以及短路电压接近零伏这一规律，预先设置两个电压比较门槛，其中一个低于空载电压而高于放电电压，另一个高于短路电压而低于放电电压。当加工间隙电压高于两个比较电压时，说明间隙处于空载状态，当加工间隙电压值小于上述第一个电压门槛而大于第二个门槛时，认为间隙处于放电状态;当间隙电压值低于上述两个门槛时，认为间隙短路。该装置的主要不足之处是：1.只能鉴别“空载”、“放电”和“短路”三种状态不能鉴别出危害加工质量的“稳定电弧”等状态;2.由于电火花加工高频电源供给加工间隙的电能是一个个脉冲，在脉冲间隔时间to中，加工间隙电压消失，该装置也将这一状态计为“短路”，因此它不能区分“短路”和上述的脉间时间“to”;3.该装置只是对鉴别出来的三种状态进行定性显示，分别由三个发光二极管来显示此三种间隙状态，以发光二极管的发光亮度来指示各间隙状态所占时间比率的大小。欧洲专利EP 9928和美国专利US4338504采取对加工间隙电压和高频信号综合检测的方法，在间隙放电时，根据放电是否产生高频随机振荡信号来识别“火花”和“电弧”，其间隙电压检测的方法和US 4249059一样，高频信号检测的方法是把加工间隙电压送至一高通滤波器把间隙电压信号中的高频分量分离出再经放大、检波和滤波后形成一脉冲，当间隙放电时若此脉冲存在，说明间隙放电产生于高频振荡分量，认为是“火花”放电，当此脉冲消失时则认为是“电弧”放电。虽然该专利可识别“火花”和“电弧”但仍存在不能把短路和高频电源脉间时间分开的缺点。美国专利US 4338504只是将它识别出来的“电弧”信号脉冲用来控制一个音频发生器，当它识别出来的“电弧”脉冲较强时，扬声器发出告警的声音。只有欧洲专利EP 9928才涉及对加工中的间隙状态时间参数进行定量测量。它只能测出“电弧放电时间”占“间隙放电总时间”百分比这一个参数。此测量线路产生一个5MH_Z的时钟脉冲，由两个计数器对此脉冲计数，其中一个计数器受检测出来的“电弧”状态脉冲控制，只有电弧放电时才计数;另一个受检测出来的代表间隙放电的状态的脉冲控制，只要间隙内一出现放电它就计数。当上述第二个计数器计满一预定值时，再将上述第一个计数器计数值进行D/A转换后进行模拟量显示和输出。此测量方法存在的缺点是：1.计数器工作在强烈的电火花放电产生的高频干扰环境中，将影响测量线路工作的可靠性;2.测量线路结构较复杂;3.测量参数只是“电弧”或“火花”放电占放电总时间的百分比，由于该时间百分比受机床加工间隙大小改变的影响不大，所以它不能包括加工间隙大小，即机床伺服进给的信息，因此该参数不能直接用于对机床伺服进给量进行评价和控制;4.由于电火花加工工艺是一个非常复杂的过程，只测量一种或两种参数远不能满足对加工中“稳定电弧放电”进行预测和对加工过程进行自适应最佳化控制的需要。

本发明的任务是：提出一种结构更为简单，成本更为低廉，测出的参数包含了工具工件间伺服进给信息，其动态特性易于计算机处理的参数测量线路，采用此线路设计出一种检测参数更为完善，能测出“稳定电弧放电”的前兆“过渡不稳定电弧放电”参数的对电火花加工多种间隙状态时间参数进行定量检测的装置，该装置可作为电火花加工中微机自适应控制系统中的一个检测部件，也可用于对加工过程进行人工监控。