[发明专利]用于电火花加工设备的数控装置及其控制方法

说明书

本发明涉及用于电火花加工设备的数控装置及其控制方法，放电电源控制模块，用于根据数控系统的指令对电火花放电电源进行控制；电极电压采集模块，用于在放电加工过程中，采集放电电压信号进行A/D转换后反馈至数控系统；数控系统，用于根据放电电压通过放电电源控制模块控制电极运动。本发明的任务控制与运动控制之间通过系统的共享通讯缓冲区互相通信，传递命令参数和状态参数等，能最大限度保证运动控制的实时性和控制精度。

技术领域

本发明涉及数控装置在电火花加工领域中的应用技术，可实现采用数控装置进行三轴电火花机床的专用加工控制，属于数控技术领域。

背景技术

电火花加工是在介质中，利用电极与工件之间的脉冲性火花放电时的电腐蚀现象，对工件进行加工。在电火花加工过程中，电极与工件之间必须保持一定的放电间隙。若放电间隙过大，则脉冲电压不易击穿介质，也不易产生火花放电，降低加工效率；若放电间隙过小，则引起短路和烧蚀，损耗电极。因此，在加工过程中必须自动调节电极与工件的距离，保持最佳的放电间隙，提高加工质量与效率。

在深孔或深窄槽类零件的加工中，工件因放电产生的电蚀颗粒物，会混浊在电极与工件间隙的介质中，并且随着加工时间与加工深度的变化，颗粒物浓度会越来越大，导致放电间隙的控制不稳定，影响加工。通常电极会周期性的沿加工进给的反方向做快速往复运动，即抬刀运动，迫使产生的电蚀颗粒物排出放电间隙，降低加工区域内的碎屑浓度。根据不同的加工状态，抬刀的频率、速度与高度也对加工产生一定的影响。因此，保持适当的抬刀频率、合适的抬刀速度与高度，会大大提高有效放电率与加工稳定性。

在传统的电火花成型机中，加工间隙与抬刀控制一般通过硬件电路或者运动控制卡实现，灵活性与实时性差，控制精度有限。并且，早期出现的电火花数控系统，以单轴系统居多；在加工前对工件的定位，需要使用机械摇臂进行平面的移动控制；在电火花扩孔工艺中，需要加装机械式平动头来实现平动加工。随着计算机的发展以及计算速度的不断提高，采用多轴数控装置进行电火花加工控制，可以满足更加多样化的加工需求。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的上述不足，提出了一种面向电火花加工的专用数控装置。基于该数控装置，本发明实现了更加灵活高效的进行间隙控制与抬刀控制，以及智能控制专家系统、复杂路径沿原轨迹返回等专用控制方法，用以满足电火花中多样化的加工需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：用于电火花加工设备的数控装置，包括：

放电电源控制模块，用于根据数控系统的指令对电火花放电电源进行控制；

电极电压采集模块，用于在放电加工过程中，采集放电电压信号进行A/D转换后反馈至数控系统；

数控系统，用于根据放电电压通过放电电源控制模块控制电极运动。

所述数控系统设有：

运动控制模块，用于对A/D转换后的放电电压信号与最佳放电间隙电压做差值处理，处理后的电压信号在电极与工件达到最佳放电间隙时为零，在大于放电间隙时为正值，小于放电间隙时为负值；根据处理后的电压信号与最佳放电间隙时的电压的比较结果，改变电极的加工速度与方向。

用于电火花加工设备的控制方法，包括以下步骤：

放电电源控制模块根据数控系统的指令对电火花放电电源进行控制；

电极电压采集模块在放电加工过程中，采集放电电压信号进行A/D转换后反馈至数控系统；

数控系统根据放电电压通过放电电源控制模块控制电极运动。

所述数控系统根据放电电压通过放电电源控制模块控制电极运动包括以下步骤：