[發明專利]一種甚高頻電火花加工放電狀態檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202011154675.3
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112404614B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 劉廣民;張勇斌;戴越;張林;王鋒;胡波;荊奇;李建原;沈杰;袁偉然
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23H11/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種甚高頻電火花加工放電狀態檢測裝置及方法，涉及電火花加工領域，其技術方案要點是：分壓整流模塊將甚高頻極間交流電壓脈沖信號分壓至合適范圍，并整流為單向甚高頻脈沖信號；射頻濾波模塊，用將單向甚高頻脈沖信號轉換為平滑的直流信號；隔離運放模塊將射頻模擬端與數據采集端隔離；數據采集模塊將平滑模擬信號轉換為數字量后傳輸給狀態判斷模塊；狀態判斷模塊讀取模數轉換數值，并依據放電狀態判斷方法對開路、正常放電狀態、短路狀態進行判別，同時對放電區間進行細分量化處理。本發明通過實現甚高頻放電加工過程中的準確、實時放電狀態檢測，同時實現了放電區間的細分量化處理；其檢測靈敏度高、無滯后性、實時性強。

技術領域

本發明涉及電火花加工領域，更具體地說，它涉及一種甚高頻電火花加工放電狀態檢測裝置及方法。

背景技術

甚高頻脈沖電源不同于傳統的獨立晶體管式或RC充放電式電源，屬于一種新型的電火花加工電源，其放電頻率可以達到甚高頻(30MHz～300MHz)級別,波形為標準正弦波，脈沖寬度壓縮至幾納秒，已經有研究證明：相對于傳統電源，甚高頻電源的加工表面質量有顯著提高，重鑄層、熱影響區以及微裂紋等表面缺陷有顯著改善。

放電狀態檢測是電火花脈沖電源中的關鍵技術，是實現高效、精密放電加工的保障。現有的電火花加工放電狀態檢測技術應用于傳統的低頻、單向放電加工，最高頻率不超過10MHz，無法應用于甚高頻放電加工中的狀態檢測，其主要原因是傳統的平均電壓法不能用于交流脈沖，而基于高速信號采樣的數字處理方法對采樣系統的要求過高，極大的增加了硬件及軟件的開發難度與成本。

因此，如何研究設計一種可靠并易于實現的甚高頻電火花加工放電狀態檢測裝置及方法是我們目前急需解決的問題，保證甚高頻放電加工方法的工程化應用。

發明內容

為解決現有電加工放電狀態檢測方法只能用于單向、低頻放電加工以及系統復雜難以實現的問題，本發明的目的是提供一種甚高頻電火花加工放電狀態檢測裝置及方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

第一方面，提供了一種甚高頻電火花加工放電狀態檢測裝置，包括依次級聯的甚高頻脈沖源、分壓整流模塊、射頻濾波模塊、隔離運放模塊、數據采集模塊、狀態判斷單元；其中，

甚高頻脈沖源，用于輸出30MHz-300MHz的甚高頻極間交流電壓脈沖信號；

分壓整流模塊，用于將甚高頻極間交流電壓脈沖信號分壓至合適范圍，并整流為單向甚高頻脈沖信號；

射頻濾波模塊，用于將單向甚高頻脈沖信號轉換為平滑的直流信號；

隔離運放模塊，用于將射頻模擬端與數據采集端隔離，以減小干擾來提高采樣精度，并將直流信號隔離轉換輸入至數據采集模塊；

數據采集模塊，用于將平滑模擬信號轉換為數字量后傳輸給狀態判斷模塊；

狀態判斷模塊，用于讀取模數轉換數值，并依據放電狀態判斷方法對開路、正常放電狀態、短路狀態進行判別，同時對放電區間進行細分量化處理。

進一步的，所述分壓整流模塊包括分壓元件F1、分壓元件F2、分壓元件F3以及整流元件Z；分壓元件F1、分壓元件F2、分壓元件F3依次串聯后，一端與甚高頻脈沖源的電極端連接，另一端與甚高頻脈沖源的工件端連接；整流元件Z與分壓元件F2并聯后，整流元件Z的兩端與射頻濾波模塊連接，整流元件Z的A端連接于分壓元件F1和分壓元件F2的連接點，整流元件Z的B端連接于分壓元件F3和分壓元件F2的連接點；施加于電極端與工件端之間的甚高頻極間交流電壓脈沖信號經過分壓元件F1、分壓元件F2、分壓元件F3后，在分壓元件F2兩端得到降壓正弦波，再經過整流元件Z的整流后形成單向甚高頻脈沖信號。