[发明专利]电火花加工放电状态检测电路及方法

说明书

本发明提供了电火花加工放电状态检测电路及方法。一种电火花加工放电状态检测电路可包括：第一电压源，其在第一触发脉冲信号的控制下向电极供电；第二电压源，其在第二触发脉冲信号的控制下向电极供电，其中第一触发脉冲信号的脉冲在第二触发脉冲信号的脉间开始；第一比较器，其将电极与工件之间的极间电压与第一阈值电压作比较并输出第一比较信号；以及控制器，其在第一比较信号指示在第二触发脉冲信号的脉冲期间极间电压小于第一阈值电压时，确定在该脉冲前的脉间期间且在第一触发脉冲信号的脉冲期间极间电压大于第一阈值电压的第一持续时间，如果第一持续时间大于阈值，则确定该脉冲期间为火花放电。还公开了电火花加工装置和状态检测方法。

技术领域

本发明涉及电火花加工领域，尤其涉及电火花加工放电状态检测电路及方法。

背景技术

电火花加工是将具有一定能量的电脉冲信号加载到电极与金属工件的间隙上来击穿电极与金属工件之间的间隙并形成火花放电来腐蚀金属工件，从而实现金属加工。电火花加工是机械制造业中解决难加工材料和难加工形状的有效加工方法。这种加工的工艺方法弥补了机械加工的某些不足，已成为模具工业、国防工业和精微制造中的重要手段。在电火花加工过程中，有效的控制策略对电火花的稳定加工有重要意义，对提高电火花加工效率有重大影响。

但有效的控制策略前提是对放电状态的及时准确的检测判断。控制策略得到当前状态或一段时间内的状态数据后，便能有效地对有害电脉冲进行处理，使电火花放电加工效率提高。检测状态的及时性与准确率对有效的控制策略有重大影响。目前可采用的常规方法包括通过检测平均/峰值间隙电压/电流、放电火花数等来检测电火花加工放电状态。

电火花放电脉冲一般可分为四种，空载脉冲、火花放电脉冲、电弧放电脉冲和短路脉冲。放电脉冲以空载为主，表明间隔偏大；以火花放电为主，表明间隔合适；以电弧及短路脉冲为主，则说明间隔偏小。在实际生产过程中发现，除以上四种放电状态外，还存在“漏电流”状态，其电压波形特征为脉冲电压峰值被拉低(例如，5-50V)、无击穿延时。“漏电流”状态无加工能力，其形成原因为间隙内杂质浓度较高，在电场的作用下形成杂质搭桥，使间隙失去绝缘特性而表现为电阻特性，此时间隙等效电阻与脉冲电源限流电阻分压，致使间隙的电压峰值被拉低。

因此期望设计一种有效的电火花加工放电状态检测方法。

发明内容

本发明属于电加工机床数控系统的一项放电状态识别技术，用于对电加工机床进行放电状态检测。本发明依据放电脉冲的电压波形的不同，设置电压阈值来识别放电状态，例如空载、火花放电、电弧、短路和漏电流状态，具有快速、准确度高的优点。此外，本发明还可任选地统计一段时间内的放电状态，根据预设算法调整加工参数。

在一个实施例中，提供了一种电火花加工放电状态检测电路，其包括：第一电压源，其在第一触发脉冲信号的控制下向电极供电；第二电压源，其在第二触发脉冲信号的控制下向所述电极供电，其中所述第一触发脉冲信号的脉冲在所述第二触发脉冲信号的脉间开始并在所述第二触发脉冲信号的脉冲期间结束；第一比较器，其接收所述电极与工件之间的极间电压，将所述极间电压与第一阈值电压作比较并输出第一比较信号；以及控制器，所述控制器从所述第一比较器接收所述第一比较信号，并且在所述第一比较信号指示在所述第二触发脉冲信号的脉冲期间所述极间电压小于所述第一阈值电压时，确定在所述第二触发脉冲信号的脉冲前的脉间期间且在所述第一触发脉冲信号的脉冲期间所述第一比较信号指示所述极间电压大于所述第一阈值电压的第一持续时间，如果所述第一持续时间大于第一时间阈值，则确定在所述第二触发脉冲信号的所述脉冲期间所述电极与所述工件之间为火花放电。

在一方面，若所述第一比较信号指示在所述第二触发脉冲信号的脉冲期间所述极间电压从大于所述第一阈值电压变为小于所述第一阈值电压，则确定在所述第二触发脉冲信号的所述脉冲期间所述电极与所述工件之间为火花放电。

在一方面，若所述第一比较信号指示在所述第二触发脉冲信号的脉冲期间所述极间电压持续大于所述第一阈值电压，则确定在所述第二触发脉冲信号的所述脉冲期间为空载。