[發(fā)明專利]一種電火花加工設(shè)備放電間隙控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210030886.5
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN103240474B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)政
• 申請（專利權(quán)）人: 嚴(yán)政
• 主分類號: B23H7/26
• 分類號: B23H7/26;B23H1/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發(fā)明公開了一種電火花加工設(shè)備放電間隙控制方法，是一種可應(yīng)用于線切割機(jī)床、電火花穿孔機(jī)、電火花成型機(jī)等電火花加工設(shè)備的控制方法。其特征在于這種控制方法是根據(jù)非統(tǒng)計方法做出控制決定的。它是通過不斷探測“開路放電分界面”為方法，保證電極盡可能多的存在于“正常放電間隙范圍”為目的來保證最高效率加工速度的。這種控制方法是通過控制電極在“放電間隙范圍”內(nèi)的深度來控制加工效果的。本發(fā)明的方法為電火花加工設(shè)備工件與電極之間的放電間隙控制提供了一種簡單、廉價、精確、主動高效、有自適應(yīng)性、有容錯性、廣泛實用于各種工作要求的解決方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電火花加工設(shè)備放電間隙控制方法，尤其是一種可應(yīng)用于線切割機(jī)床、電火花穿孔機(jī)、電火花成型機(jī)等電火花加工設(shè)備的放電間隙控制方法。

背景技術(shù)

電火花加工是利用電極間脈沖放電時產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象，對材料進(jìn)行加工的方法。研究表明，在兩極發(fā)生放電的過程中，放電通道瞬時產(chǎn)生大量的熱，足以使電極材料表面局部熔化或氣化，并在一定條件下，熔化或氣化的部分能拋離電極表面，形成放電腐蝕的坑穴。在液體等介質(zhì)中重復(fù)性脈沖放電的過程，能夠?qū)?dǎo)電材料進(jìn)行尺寸加工，即成為“電火花加工法”。

實現(xiàn)電火花加工，必須使電極和工件間維持合理的距離，在該距離范圍內(nèi)，既可滿足脈沖電壓不斷擊穿介質(zhì)，產(chǎn)生火花放電，又可適應(yīng)在火花通道熄滅后介質(zhì)消電離即排出腐蝕產(chǎn)物的要求。這段距離稱之為 “放電間隙。“放電間隙是否合理受到脈沖電壓、火花通道的能量及介質(zhì)的介電系數(shù)等因素的制約。一般情況下，電火花加工的放電間隙在數(shù)微米到數(shù)百微米范圍內(nèi)。要實現(xiàn)放電間隙的調(diào)整與控制，似乎需檢測實際間隙值的大小。經(jīng)典的現(xiàn)階段業(yè)界認(rèn)為：隙值的測量對放電間隙的調(diào)整與控制并沒有太大的意義。其原因在于隨著加工過程的進(jìn)行，加工介質(zhì)的溫度及介質(zhì)中碎屑的濃度等在不斷變化，致使加工介質(zhì)的介電性能不穩(wěn)定，把當(dāng)前放電間隙值調(diào)整為其他穩(wěn)定加工時刻的間隙值，并不一定能保證加工過程繼續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。

一般來講，經(jīng)典的業(yè)內(nèi)看法認(rèn)為：電火花加工過程中單個脈沖波形的放電狀態(tài)有五種基本形態(tài)，即“正常放電”、“過渡電弧”(可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧)、“電弧放電”、“短路”、“開路”(空載)，如圖1所示。它們的特點(diǎn)是：

(1)正常放電：放電期間放電電壓波形上有高頻雜波分量出現(xiàn)，峰值大，有擊穿延時現(xiàn)象。而在形成火花放電過程中，電流波形平直，規(guī)律性整齊。

(2)過渡電弧：放電期間放電電壓波形上，高頻雜波分量幾乎沒有，擊穿延時也不明顯，波形無規(guī)律。這種波形可通過伺服控制恢復(fù)為正?；鸹ǚ烹?，也可因間隙狀態(tài)變化而自行恢復(fù)為正?；鸹ǚ烹?。因此它是作為理論研究提出的，實際加工控制過程中不需要專門測量。

(3)電弧放電(不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧) ：在間隙放電條件惡劣的情況下，如深孔加工時，穩(wěn)定電弧形成而燒傷工件，這時工具電極及工件表面都會形成局部凸包或凹坑，電壓及電流波形都很光滑，形成燒弧后，如果不擦除黑斑，加工過程不可能自行恢復(fù)正常。

(4)短路：電壓很低，電流波形光滑。雖然短路本身不蝕除工件，也不損傷電極，但在短路處造成了一個熱點(diǎn)，當(dāng)短路消除時易引發(fā)拉弧。

(5)開路：間隙過大時，脈沖電源電壓不能擊穿間隙形成放電脈沖，間隙電壓值為脈沖電源電壓值，間隙中沒有放電電流，波形中沒有高頻分量；它對工件沒有去除作用，屬于無效放電脈沖。

常用的電火花線切割間隙狀態(tài)控制原理是通過對電極與工件之間的間隙放電狀態(tài)進(jìn)行檢測、采樣，然后通過一定的反饋增益和控制算法來調(diào)節(jié)加工速度以保持最佳加工間隙和間隙放電狀態(tài)。到目前為止常用的有以下幾種檢測方法。

A、間隙電壓與電流平均值檢測法

B、放電脈沖有效火花數(shù)檢測法

C、間隙平均脈寬電壓檢測

D、間隙脈寬電壓數(shù)字平均法

E、脈沖電壓積分法