一种电脉冲火花放电间隙的控制方法与流程

本发明涉及一种电脉冲火花放电间隙的控制方法，该控制方法用于电火花加工机床，使电极与工件之间保持合适放电间隙。

背景技术：

电火花钻孔机床的脉冲电源其输出电压都是预先设定好的，在电火花加工过程中无自动调压功能，电极与工件之间的相向移动速度要与脉冲电源的电压匹配，如果进给速度过快会使工件与电极接触形成短路，如果的进给速度过慢会使工件与电极之间形成开路，这两种现象都会影响加工效率和加工质量；为使电极和工件间维持合理的间隙，以产生火花放电，这需要操作者根据加工情况反复调整进给参数，这给操作带来极大的不便。因此有必要根据工况对脉冲电源进行自动控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种电脉冲火花放电间隙的控制方法，电极与工件之间的相向移动速度在一定范围内，通过控制放电脉冲的电压，使电极和工件间维持合理的间隙，以保证电火花的形成。

本发明的技术方案是，一种电脉冲火花放电间隙的控制方法，其所使用的脉冲电源装置，包括由单片机和D/A转换器构成的脉冲信号发生器，对脉冲信号进行功率放大的功率放大器，检测功率放大器的输出电流的电流检测器，储存脉冲信号信息和输出电流信息的储存器以及输入数据的键盘；控制方法通过单片机内部的程序实现，其步骤为：

一、从储存器中取设定电压值，单片机按设定电压值输出一组工作脉冲信号；

二、在每个工作脉冲出现期间单片机访问来自电流检测器的电流信号，如在该组工作脉冲信号内无电流信号出现，继续输出该组工作脉冲信号；如在该组工作脉冲信号输出过程中出现电流信号，待该组工作脉冲信号输出结束后，进入第三步骤；

三、单片机输出一组探测脉冲信号，该组探测脉冲信号的电压逐个升高呈阶梯状，其最高电压值为设定电压值的1.2倍，其最低电压值为设定电压值的1/20；

四、在探测脉冲信号出现期间访问电流检测器，探测脉冲信号的电压值最低时如出现电流信号，停止探测脉冲信号的输出，控制电极与工件分开后，重新输出探测脉冲信号，再继续访问电流检测器；

如最初出现电流的探测脉冲信号的电压值小于上次工作脉冲信号电压值，则使工作脉冲信号电压值增加△U，并将调高后工作脉冲信号电压值的该电压值存入存储器，然后按该调高后的工作脉冲信号电压值输出工作脉冲信号；

如该探测脉冲信号的电压值大于等于上次工作脉冲信号电压值，则工作脉冲信号电压值保持不变；

如探测脉冲信号的电压值达最高值而无电流出现，则使工作脉冲信号电压值降低△U，并将该调低后的工作脉冲信号电压值存入存储器，然后按该调低后的工作脉冲信号电压值输出工作脉冲信号；

五、当每组工作脉冲输出结束后，查询是否有结束指令输入，如有，控制过程结束；如无，则转到第三步骤。

本控制方法间隔地在工作脉冲组中插入探测脉冲，通过探测脉冲来自动调节工作脉冲的电压值，使工作脉冲的电压值与工件进给速度相匹配，保持火花放电状态，避免了短路现象的发生，降低了开路现象出现概率，提高了加工效率和加工质量，同时摆脱了依靠人工来调节切割速度的不便。在低电压的检测脉冲出现期间检测短路电流，可防止电极丝损伤，当工件离开电极时可防止出现拉弧，避免工件光洁度降低。

附图说明

图1为电火花脉冲电源装置的电路原理方框图。

图2为工作脉冲和探测脉冲波形图。

在图2中坐标中u轴表示电压，I轴表示电流。

图3为单片机内部程序流程图。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

一种电火花脉冲电源装置的控制方法，所述的电火花脉冲电源装置，包括由单片机和D/A转换器构成的脉冲信号发生器，对脉冲信号进行功率放大的功率放大器，检测功率放大器的输出电流的电流检测器，储存脉冲信号信息和输出电流信息的储存器以及输入数据的键盘；其控制方法通过运行单片机内部程序来实现。

开机后，电火花机床上的工件以一定的速度向电极移动或电极向工件移动；

运行单片机内部程序（程序流程图如图3所示），该程序运行过程说明如下：

一、从储存器中取设定电压值Ue，单片机按设定电压值Ue输出一组工作脉冲信号，其波形如图2中的工作脉冲区1所示。

二、在每个工作脉冲出现期间单片机访问来自电流检测器的电流信号，如在该组工作脉冲信号内无电流信号出现，继续输出该组工作脉冲信号；在工作脉冲信号内无电流出现，表示电极与工件之间的间隙过大无火花放电，功率放大器输出回路处于开路状态，需等待电极与工件之间的间隙缩短；

如在该组工作脉冲信号输出过程中出现电流信号，待该组工作脉冲信号输出结束后，进入第三步骤。

三、单片机输出一组探测脉冲信号，该组探测脉冲信号的电压逐个升高呈阶梯状，其最高电压值Ug为设定电压值的1.2倍，其最低电压值Ud为设定电压值的1/20，设置最低电压值可防止出现短路时电极与工件之间产生拉弧，探测脉冲信号的波形如图2中的探测脉冲区2所示。

四、在探测脉冲信号出现期间访问电流检测器，探测脉冲信号的电压值最低时如出现电流信号，停止探测脉冲信号的输出，控制步进电机使电极与工件分开后，重新输出探测脉冲信号，再继续访问电流检测器；

如最初出现电流的探测脉冲信号的电压值小于上次工作脉冲信号电压值（如图2中探测脉冲区1所示），则按增量△U调高使工作脉冲信号电压值（如图2中工作脉冲区2所示），并将调高后工作脉冲信号电压值的该电压值存入存储器，然后按该调高后的工作脉冲信号电压值输出工作脉冲信号；探测脉冲信号的电压值小于工作脉冲信号电压值，表示进给速度过快，时间一长会出现短路，因此需要调高工作脉冲信号电压值以加大工件被电火花腐蚀的速度；

如该探测脉冲信号的电压值大于等于上次工作脉冲信号电压值，则工作脉冲信号电压值保持不变；

如探测脉冲信号的电压值达最高值而无电流出现（如图2中探测脉冲区2所示），则按增量△U调低使工作脉冲信号电压值，并将该调低后的工作脉冲信号电压值存入存储器，然后按该调低后的工作脉冲信号电压值输出工作脉冲信号（如图2中工作脉冲区3）；探测脉冲信号的电压值达最高值而无电流出现，表示工作脉冲信号的电压值过大，工件被电火花腐蚀的速度大于进给速度，工件与电极之间出现开路；工作脉冲信号电压值调低后，随着工件的进给开路现象会被消除；

所述的△U为工作脉冲信号电压值的调节增量，△U的大小可在工作脉冲信号电压值的2%至10%中选择。

五、当每组工作脉冲输出结束后，查询是否有结束指令输入，如有，控制过程结束；如无，则转到第三步骤。

每组工作脉冲的个数设定为80-160个，每组探测脉冲的个数可设为8至32个，探测脉冲的个数越多，调整工作脉冲电压值的精度越高，但探测脉冲占用的时间也多；优选每组探测脉冲的个数为8个，其中第二个至第八个探测脉冲的电压值等高上升，第五个探测脉冲的电压值与设定电压值Ue相等。这样在保证调整工作脉冲电压值精度的基础上可缩短探测脉冲占用的时间。

为进一步缩短探测脉冲占用的时间，在探测脉冲输出过程中一旦检测到电流，则不再继续输出后面的探测脉冲（如图2中探测脉冲区1所示）。

所述的单片机的型号为AT89C52，单片机的时钟周期设置为12MHZ，D/A转换器的数据线为8位，D/A转换器输出的电压有256种变化，工作脉冲信号和探测脉冲信号的频率设置为20KHZ，单片机可快速地调整D/A转换器的输出电压以及变换波形。所述的储存器的型号为AT24C01，掉电后不会丢失储存的数据。