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1、电火花放电间隙状态检测模块的设计佛山科学技术学院叶树林摘要本文设计的电火花放电间隙状态检测模块通过对间隙电压、电流及前一个间隙状态的判断,能够即时区分各种放电间隙状态,并通过对一段时间内出现某间隙状态的时间进行累计,来检测该间隙状态的发生率。此外该模块还对间隙平均电压、峰值平均电压进行了检测。AbstractThesparkgaptestingmoduledesignedinthispapercandifferentiateeachsparkgapstatesimmediatelybydistinguishingthegapvoltage,ga
2、pcurrentandlastgapstates,andtestacertaingapstateoccurrencebyaddingupthetimeofthisstateoccuringduringaperiod.Otherwise,theaveragegapvoltageandaverageopencircuitvoltagearemeasuredinthismodulealso.关键词电火花加工放电间隙状态检测1概述在电火花加工中,放电间隙状态是进行伺服进给控制和脉冲电源自适应调整的基本依据,放电间隙状态的检测环节是电火花加工设备中一个必
3、不可少的重要组成部分,它的性能好坏直接影响到加工过程的稳定性和加工质量。然而,间隙的火花放电又是一个十分复杂的过程,影响因素多,随机性强,对它的检测较为困难。目前,电火花放电间隙状态的检测已成为各种电火花加工设备研制开发过程中不可回避的难点之一。因此,研制一种通用化的电火花放电间隙状态检测模块,对于电火花加工设备开发过程中减少重复性劳动、缩短开发周期、提高设备性能等都具有重要意义。的放电间隙状态检测模块具有较好的通用性,本模块中设计了以下检测内容:(1)间隙平均电压检测,以模拟电压方式输出。(2)峰值平均电压检测,以模拟电压方式输出。(3)短路
4、状态检测,以开关量输出。(4)短路率检测,以数字量的形式通过并行接口输出。(5)开路状态检测,以开关量输出。(6)开路率检测,以数字量的形式通过并行接口输出。(7)火花放电状态检测,以开关量输出。(8)火花放电率检测,以数字量的形式通过并行接口输出。(9)电弧放电状态检测,以开关量输出。(10)电弧放电检测,以数字量的形式通过并行接口输出。2模块的功能设计为了满足不同类型和层次的电火花加工设备对放电间隙状态检测的需求,使所设计3放电间隙状态检测的基本原理在电火花加工过程中,一般认为存在4—1—收稿日期:1999-04-16《电加工》1999年第
5、4期种典型的放电状态,即开路、短路、火花放电、电弧放电(包括过渡电弧放电和稳定电弧放电),再加上脉冲间隔共5种状态。它们的电流电压波形图如图1所示。从图中可看出,开路、短路、脉冲间隔及放电(火花放电、电弧放电)4种状态的电压电流的幅值特征存在着较明显的区别,利用间隙电压电流的幅值可较准确地加以区分。但是火花放电和电弧放电这两种状态的电压电流幅值特征比较接近,如果仅用电压和电流的幅值来区分这两种状态就比较困难,因为火花放电和电弧放电时间隙电压和电流幅值差别很小,而且随着工艺规准的变化还在一定范围内波动。穿延时,就可将火花放电与电弧放电区分开来。击
6、穿延时检测法的优点是可对单个脉冲的放电状态进行判别,且检测电路为数字电路,抗干扰性能及稳定性都较好,与电火花加工设备上的计算机控制系统的连接也很方便。该方法的缺点是不能对过渡电弧放电与稳定电弧放电作进一步的区分,并且对单个脉冲内出现的放电状态转换不能有效区分,不过这种情况出现的几率较小。本模块是采用击穿延时检测法来区分火花放电和电弧放电的,它的基本原理图如图2所示。首先,把间隙电压U和间隙电流I图2电火花放电间隙状态检测原理图的幅值与参考电压Uref和参考电流Iref进行比较,对比较结果进行译码,可将间隙放电状态划为开路、短路、脉冲间隔与放电(
7、包括火花放电、电弧放电)4种状态(见下表)。放电间隙状态与间隙电压、电流状态对照表图1电火花加工中5种典型间隙状态的波形图目前,区分火花放电和电弧放电的主要方法有:高频检测法和击穿延时检测法。高频检测法是通过对间隙电压上高频分量的检测来区分火花放电与电弧放电的,因为在火花放电时,间隙电压存在着强而稳定的高频分量(频率从几兆至几十兆),而电弧放电时,间隙电压的高频分量很弱甚至不存在,因此可将间隙电压上的高频信号进行提取、放大、比较,作为区分火花放电和电弧放电的依据。该方法的优点是不仅可区分火花放电与电弧放电,而且还可将电弧放电进一步区分为稳定电弧
8、放电或过渡电弧放电,但是该方法难以对单个脉冲的放电状态进行判别,而且电路复杂、稳定性较差。击穿延时检测法的依据是火花放电时存在一定的击穿延时,而电弧放
