本發(fā)明涉及電火花加工進(jìn)給自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制的方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，電火花加工是由脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)(常用煤油或礦物油或去離子水)中。由自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)根據(jù)電極與工件之間的間隙控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，電機(jī)連接絲桿帶動(dòng)工具電極實(shí)現(xiàn)進(jìn)給、回退，以保證工具電極與工件在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙?，F(xiàn)有電火花機(jī)加工進(jìn)給控制系統(tǒng)種類很多，按執(zhí)行元件大致分為：步進(jìn)電機(jī)式、直流伺服電機(jī)式、交流伺服電機(jī)式、直線電機(jī)式，只適用予大、中型和電火花成形加工機(jī)床。不適合便攜式火花機(jī)的使用，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高、操作維修復(fù)雜的特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制的方法及控制系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下：

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，由接收放電間隙的比較電路通過放大驅(qū)動(dòng)電路與執(zhí)行電路相連，執(zhí)行電路的進(jìn)給信號(hào)通過調(diào)節(jié)對(duì)象電路、取樣電路，再反饋至比較電路電連接組成。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述調(diào)節(jié)對(duì)象電路，電火花加工時(shí)具有調(diào)節(jié)電極與工件之間的火花放電間隙，即根據(jù)設(shè)定值伺服參考電壓等的要求，始終跟蹤保持某一平均的火花放電間隙，使調(diào)節(jié)電火花加工時(shí)，電極與工件保持的距離為：0.2—0.3mm。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述取樣電路，采用測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙大小的雙電壓比較器LM393。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述放大驅(qū)動(dòng)電路，采用馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)芯片L7010R，具有控制和驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的兩通道功率MOSFET的H橋集成電路器件，每通道設(shè)置為2A的峰值電流，且每通道具有抗干擾性強(qiáng)的兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平輸入，并且通過內(nèi)置的鉗位二極管，具有釋放感性負(fù)載的反相沖擊電流。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述執(zhí)行裝置采用自帶減速機(jī)的直流電機(jī)；直流電機(jī)轉(zhuǎn)速：60轉(zhuǎn)/min；電壓DC12V。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述比較電路，采用電壓比較器LM393根據(jù)取樣信號(hào)比較輸出高、低電平，驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)選用馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)芯片L7010R，根據(jù)比較器提供的高低電平來控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)控制放電間隙的大小，驅(qū)動(dòng)放大電路會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)，即出現(xiàn)自激現(xiàn)象，外圍電路增加消振，使電極進(jìn)給更平穩(wěn)。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)的接線端設(shè)置為與外部連接更方便的六線快插接頭；六線快插接頭包括：輸入端、檢測端、輸出端，其中輸入端電壓為：DC12V；檢測端為取樣信號(hào)和參考信號(hào)；輸出端電壓為：隨檢測電極與工件間距離改變的正負(fù)相電壓：DC±12V。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制的方法，電火花加工時(shí)，采用進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，使工具電極自動(dòng)進(jìn)給，其步驟如下：

1)將浸入絕緣的液體介質(zhì)中的脈沖電源的一極接工具電極，脈沖電源的另一極接工件電極，自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)通過電極與工件之間的間隙控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)；使電機(jī)通過絲桿帶動(dòng)的工具電極，通過進(jìn)給、回退與工件電極維持的放電間隙在0.2～0.3mm內(nèi)；

2)當(dāng)取樣電路的兩個(gè)比較器的輸入端分別輸入取樣信號(hào)和參考信號(hào)，取樣信號(hào)與參考信號(hào)通過放大驅(qū)動(dòng)電路，控制電機(jī)工作狀態(tài)，當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入高電平信號(hào)H，第二輸入端RIN輸入低電平信號(hào)L，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出高電平信號(hào)H，第二輸出端OUT2輸出低電平信號(hào)L，電機(jī)M正轉(zhuǎn)；當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入低電平信號(hào)L，第二輸入端RIN輸入高電平信號(hào)H，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出低電平信號(hào)L，第二輸出端OUT2輸出高電平信號(hào)H，電機(jī)M反轉(zhuǎn)；

3)當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖放電，脈沖電壓加到兩極之間，便將極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道，致使高度集中的10～107W/mm能量，放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫，使工件的材料放電處熔化，形成一個(gè)小凹坑；

4)當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖放電，脈沖電壓又加到兩極之間，在另一極間最近點(diǎn)擊穿液體介質(zhì)對(duì)工件的材料放電；如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地通過自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，向工件進(jìn)給，加工的形狀最終復(fù)制在工件上，完成對(duì)工件的加工。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制的方法，所述控制電機(jī)工作狀態(tài)，

當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入高電平信號(hào)H，第二輸入端RIN輸入高電平信號(hào)H，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出低電平信號(hào)L，第二輸出端OUT2輸出低電平信號(hào)L，電機(jī)M剎車；當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入低電平信號(hào)L，第二輸入端RIN輸入低電平信號(hào)L，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出高電平信號(hào)H，第二輸出端OUT2輸出高電平信號(hào)H，電機(jī)M待機(jī)模式。

由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

本發(fā)明的電火花加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行元件采用直流電機(jī)，能有效地控制放電間隙的大小，實(shí)現(xiàn)放電加工的效果，具有重量輕、體積小、成本低、性能穩(wěn)定、操作簡單、高響應(yīng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。適合便攜式火花機(jī)的使用，體現(xiàn)便攜式火花機(jī)便攜、經(jīng)濟(jì)、普及性、操作簡單的特性。

本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)占有很重要的位置，它的性能直接影響加工穩(wěn)定性和加工效果。優(yōu)良的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以最大限度地發(fā)揮脈沖電源和電火花機(jī)的功能，提高脈沖電源的利用率，有效地防止拉弧燒傷，使電火花加工獲得較好的加工性能。

附圖說明

圖1是電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)方框工作示意圖；

圖2是電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)的電路方框圖；

圖3是電火花機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)電路原理圖；

具體實(shí)施方式

如圖1、2、3所示，一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，由接收放電間隙的比較電路通過放大驅(qū)動(dòng)電路與執(zhí)行電路相連，執(zhí)行電路的進(jìn)給信號(hào)通過調(diào)節(jié)對(duì)象電路、取樣電路，再反饋至比較電路電連接組成。所述調(diào)節(jié)對(duì)象電路，電火花加工時(shí)具有調(diào)節(jié)電極與工件之間的火花放電間隙，即根據(jù)設(shè)定值伺服參考電壓等的要求，始終跟蹤保持某一平均的火花放電間隙，使調(diào)節(jié)電火花加工時(shí)，電極與工件保持的距離為：0.2—0.3mm。

所述取樣電路，采用測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙大小的雙電壓比較器LM393。所述放大驅(qū)動(dòng)電路，采用馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)芯片L7010R，具有控制和驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的兩通道功率MOSFET的H橋集成電路器件，每通道設(shè)置為2A的峰值電流，且每通道具有抗干擾性強(qiáng)的兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平輸入，并且通過內(nèi)置的鉗位二極管，具有釋放感性負(fù)載的反相沖擊電流。

所述執(zhí)行裝置采用自帶減速機(jī)的直流電機(jī)；直流電機(jī)轉(zhuǎn)速：60轉(zhuǎn)/min；電壓DC12V。所述比較電路，采用電壓比較器LM393根據(jù)取樣信號(hào)比較輸出高、低電平，驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)選用馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)芯片L7010R，根據(jù)比較器提供的高低電平來控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)控制放電間隙的大小，驅(qū)動(dòng)放大電路會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)，即出現(xiàn)自激現(xiàn)象，外圍電路增加消振，使電極進(jìn)給更平穩(wěn)。

所述進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)的接線端設(shè)置為與外部連接更方便的六線快插接頭；六線快插接頭包括：輸入端、檢測端、輸出端，其中輸入端電壓為：DC12V；檢測端為取樣信號(hào)Q和參考信號(hào)C；輸出端電壓為：隨檢測電極與工件間距離改變的正負(fù)相電壓：DC±12V。

一種電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制的方法，電火花加工時(shí)，采用進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，使工具電極自動(dòng)進(jìn)給，其步驟如下：

1)將浸入絕緣的液體介質(zhì)中的脈沖電源的一極接工具電極，脈沖電源的另一極接工件電極，自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)通過電極與工件之間的間隙控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)；使電機(jī)通過絲桿帶動(dòng)的工具電極，通過進(jìn)給、回退與工件電極維持的放電間隙在0.2～0.3mm內(nèi)；

2)當(dāng)取樣電路的兩個(gè)比較器的輸入端分別輸入取樣信號(hào)和參考信號(hào)，取樣信號(hào)與參考信號(hào)通過放大驅(qū)動(dòng)電路，控制電機(jī)工作狀態(tài)，當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入高電平信號(hào)H，第二輸入端RIN輸入低電平信號(hào)L，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出高電平信號(hào)H，第二輸出端OUT2輸出低電平信號(hào)L，電機(jī)M正轉(zhuǎn)；當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入低電平信號(hào)L，第二輸入端RIN輸入高電平信號(hào)H，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出低電平信號(hào)L，第二輸出端OUT2輸出高電平信號(hào)H，電機(jī)M反轉(zhuǎn)；當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入高電平信號(hào)H，第二輸入端RIN輸入高電平信號(hào)H，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出低電平信號(hào)L，第二輸出端OUT2輸出低電平信號(hào)L，電機(jī)M剎車；當(dāng)放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸入端FIN輸入低電平信號(hào)L，第二輸入端RIN輸入低電平信號(hào)L，放大驅(qū)動(dòng)電路第一輸出端OUT1輸出高電平信號(hào)H，第二輸出端OUT2輸出高電平信號(hào)H，電機(jī)M待機(jī)模式。

3)當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖放電，脈沖電壓加到兩極之間，便將極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道，致使高度集中的10～107W/mm能量，放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫，使工件的材料放電處熔化，形成一個(gè)小凹坑；

4)當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖放電，脈沖電壓又加到兩極之間，在另一極間最近點(diǎn)擊穿液體介質(zhì)對(duì)工件的材料放電；如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地通過自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，向工件進(jìn)給，加工的形狀最終復(fù)制在工件上，完成對(duì)工件的加工。

本發(fā)明電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)是由調(diào)節(jié)對(duì)象、取樣環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)組成。

如圖1

1)調(diào)節(jié)對(duì)象：電火花加工時(shí)的調(diào)節(jié)對(duì)象就是電極與工件之間的火花放電間隙，即加工時(shí)電極與工件要保持的距離(0.2—0.3mm)，根據(jù)設(shè)定值伺服參考電壓等的要求，始終跟蹤保持某一平均的火花放電間隙。

2)取樣環(huán)節(jié)：采用測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙的大小。

3)放大驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)：取樣信號(hào)功率小，難以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，靠放大驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)根據(jù)取樣信號(hào)放大來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。

4)執(zhí)行環(huán)節(jié)：采用直流電機(jī)(自帶減速機(jī))DC12V 2W轉(zhuǎn)速：60轉(zhuǎn)/min，帶動(dòng)主軸進(jìn)給。

本發(fā)明電火花機(jī)加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用電壓比較器LM393根據(jù)取樣信號(hào)比較輸出高、低電平，驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)選用馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)芯片L7010R，根據(jù)比較器提供的高低電平來控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)控制放電間隙的大小，驅(qū)動(dòng)放大電路會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)，即出現(xiàn)自激現(xiàn)象，外圍電路增加消振，使電極進(jìn)給更平穩(wěn)。

如圖2

1、取樣環(huán)節(jié)選用雙電壓比較器LM393如圖2，由于兩個(gè)比較器是“+、－”輸入端相連，所以在取樣信號(hào)有電壓輸入時(shí)與參考信號(hào)比較，輸出是一個(gè)高電平和一個(gè)低電平。

2、放大驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)選用馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)芯片L7010R，該芯片是控制和驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道功率MOSFET的H橋集成電路器件，它可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)并且具有剎車功能，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)分立器件驅(qū)動(dòng)電路，使外圍器件減少，整機(jī)可靠性提高。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平輸入，具有良好的抗干擾性，連個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過2A的峰值電流，同時(shí)它具有較低的導(dǎo)通電阻，內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反相沖擊電流，使它驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)安全可靠。

該芯片根據(jù)取樣環(huán)節(jié)輸出的高低電平到FIN和RIN來控制輸出OUT1、OUT2的正負(fù)相，從而來控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

輸入、輸出邏輯關(guān)系表：

3、電火花加工進(jìn)給自動(dòng)控制系統(tǒng)集中封裝予100*62*35mm的機(jī)殼內(nèi)，輸入、輸出選用六線快插接頭，與外部連接更方便。輸入：DC12V，輸出：DC±12V(隨檢測電極與工件間的距離改變正負(fù)相)。