一種電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電加工領(lǐng)域，涉及一種電弧加工(Electrical ArcMachining, EAM)放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧加工是繼電火花加工(Electrical Discharge Machining, EDM)后產(chǎn)生的一種新型加工方法，是一種專門用于高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高紅硬性、高耐磨性、嚴(yán)重冷作硬化導(dǎo)電材料高效加工的一種電加工技術(shù)，既具有電火花加工的優(yōu)點(diǎn)，加工速度又遠(yuǎn)高于電火花加工。隨著航空技術(shù)、海洋工程技術(shù)以及石油勘探過程中一些新型的具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、高熔點(diǎn)以及強(qiáng)抗腐蝕性等特點(diǎn)材料(如鈦合金、高強(qiáng)度不銹鋼以及高溫合金等)的大量使用，使用傳統(tǒng)的加工技術(shù)己不能滿足工藝需要，而電火花加工又因?yàn)榧庸ば实投艿较拗疲噪娀〖庸ぜ夹g(shù)受到廣大研究者的重視。然而，為了能更好的達(dá)到生產(chǎn)需求，放電過程監(jiān)測很有必要。先進(jìn)制造技術(shù)(The Internat1nal Journal of AdvancedManufacturing Technology)第63卷621—629頁的文章“微細(xì)電火花銑削加工中一種新的變周期和步長的多約束插值方法(A new interpolat1n method of variable per1d andstep size in micro-EDM milling based on square constraint)，，中提到，現(xiàn)有電加工技術(shù)，對放電狀態(tài)的檢測，都是基于一段時(shí)間內(nèi)的平均電壓，這種方法需要考慮脈寬、脈間、開路電壓等參數(shù)，比較適合電火花加工(EDM)。但電弧加工的加工速度遠(yuǎn)高于電火花，故需要更靈敏的放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)，且電弧加工中電壓可以是直流電或者脈沖電，電壓范圍可調(diào)節(jié)范圍大，波動(dòng)范圍也大，造成傳統(tǒng)檢測方法不合適，因此需要新的檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，具有獨(dú)立性、隔離性、通用性特點(diǎn)的電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的
[0005]一種電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng) DSDS (Discharge Status Detect1n System)，包括穩(wěn)壓電路RV(Regulator Circuit)、電壓比較電路VC(Voltage Comparison Circuit)；穩(wěn)壓電路RV由兩個(gè)定值電阻和一個(gè)電容組成；電壓比較電路VC由電壓比較器UC、滑線變阻器和直流電源VCC組成；穩(wěn)壓電路的輸出端與電壓比較器UC的正極端口相連接；電壓比較電路的輸出端與PLC的輸入相連接。其特征是還包括獨(dú)立檢測電路IDC(Ind印endentDirect Current);獨(dú)立檢測電路IDC由直流電源、定值電阻、二極管、霍爾傳感器、機(jī)床上工件與電極之間形成的等效電阻組成；IDC中直流電源、定值電阻、霍爾傳感器、二極管D2串聯(lián)連接到機(jī)床上工件與電極兩端；電弧加工電源EAMDC串接另一二極管Dl連接到機(jī)床上工件與電極兩端；二極管Dl與二極管D2用來隔離電弧加工電源EAMDC和檢測電路中的直流電源；霍爾傳感器一端接地，一端作為獨(dú)立檢測電路IDC的輸出與穩(wěn)壓電路RV的輸入相連接。
[0006]上述一種電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征是:IDC中的直流電源的額定電壓不小于50V。
[0007]工作時(shí)，在電弧加工電源EAMDC的作用下，進(jìn)行電弧加工。加工過程中，不同的放電狀態(tài)會使獨(dú)立檢測電路IDC中有不同的電流?；魻杺鞲衅鰿S將回路IDC中的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘朥i，不同的電流信號對應(yīng)不同的電壓信號。電壓信號Ui經(jīng)過分壓穩(wěn)壓后為Us，輸入電壓比較器的正極接口，比較器的負(fù)極接口通過滑線變阻器和一直流電源設(shè)定一電壓值Ut。當(dāng)Us大于Ut時(shí)電壓比較器輸出5V電壓信號，反之，當(dāng)Us小于Ut時(shí)，電壓比較器輸出OV電壓信號。根據(jù)電壓比較器比較器輸出不同電壓，進(jìn)而可以判斷電弧加工的放電狀態(tài)。電壓比較器的輸出信號作為PLC的輸入信號。PLC通過控制數(shù)控系統(tǒng)CNC進(jìn)而控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。從而通過電壓比較器輸出的不同電壓值，可以控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)停止加工、抬刀、繼續(xù)加工、加速以及減速等的功能。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)的電路示意圖。
[0009]圖中:EAMDC—電弧加工電源，DSDS—電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)，IDC—獨(dú)立檢測電路，RV—穩(wěn)壓電路，VC—電壓比較電路。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合說明書附圖給出本實(shí)用新型的三個(gè)最佳實(shí)施例，但不限于此。
[0011]實(shí)施例1:
[0012]建立如圖1所示的電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)的電路圖，其主要包括電弧加工機(jī)床系統(tǒng)、獨(dú)立檢測電路IDC、穩(wěn)壓電路RV、電壓比較電路VC、PLC模塊及數(shù)控系統(tǒng)CNC。
[0013]電弧加工過程中的放電狀態(tài)主要分為短路、斷路和正常加工。如圖1所示，電弧電源Vl的額定電壓為80V，加在電極與工件兩端進(jìn)行電弧加工。獨(dú)立檢測電路IDC中直流電源V2的額定電壓為55V，定值電阻Rl的阻值為55 Ω。二極管Dl和D2將Vl與獨(dú)立檢測電路IDC隔離，增加檢測結(jié)果可靠性。當(dāng)電弧加工處于斷路狀態(tài)時(shí)，檢測回路中無電流；當(dāng)電弧加工處于短路狀態(tài)時(shí)，檢測回路中電流接近IA (大于0.7A);當(dāng)電弧加工處于正常加工狀態(tài)時(shí)，檢測回路中電流小于IA (約為0.5—0.7A)?；魻杺鞲衅鰿S將電路中電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號Ui。不同放電狀態(tài)輸出的不同電壓信號。
[0014]穩(wěn)壓電路RV中，分壓電阻R2和R3的阻值分別為5.7kΩ和150kQ，穩(wěn)壓電容Cl為68nF。穩(wěn)壓電路的輸入信號為獨(dú)立檢測電路IDC的輸出信號Ui。Ui經(jīng)過分壓穩(wěn)壓后為輸出電壓Us。由于不同放電狀態(tài)所對應(yīng)的Ui不同，故此不同放電狀態(tài)所對應(yīng)的Us不同。為了后續(xù)方便說明，記短路時(shí)所對應(yīng)的Us為Us10
[0015]電壓比較電路VC由電壓比較器UC、直流電源VCC以及滑線變阻器R4組成；直流電源VCC的額定電壓為5V ;穩(wěn)壓電路RV的輸出信號Us為電壓比較電路的輸入信號。為了檢測電弧加工的放電狀態(tài)，電壓比較的負(fù)極接口電壓要設(shè)定為Us1, 1]81的大小由5V電源和滑線變阻器R4控制；當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸出信號Us大于等于Us1時(shí)，說明電弧放電處于短路狀態(tài)，此時(shí)電壓比較電路的輸出信號為一正5V電壓；當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸出信號Us小于Us1時(shí)，說明電弧放電處于正常加工狀態(tài)，此時(shí)電壓比較電路的輸出信號為OV電壓。
[0016]PLC以電壓比較電路的輸出作為輸入，通過CNC數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床的抬刀、下刀、停止加工和繼續(xù)加工功能。從而可以實(shí)現(xiàn)短路時(shí)自動(dòng)抬刀功能。避免了由于短路而引起的加工不能正常加工的現(xiàn)象。
[0017]實(shí)施例2:
[0018]獨(dú)立檢測電路IDC中的直流電源V2的額定電壓為65V，定值電阻Rl的阻值為65 Ω，其他同實(shí)施例1。
[0019]實(shí)施例3:
[0020]電壓比較電路VC中的直流電源VCC的額定電壓為10V，其他同實(shí)施例1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括穩(wěn)壓電路RV、電壓比較電路VC ;穩(wěn)壓電路RV由兩個(gè)定值電阻和一個(gè)電容組成；電壓比較電路VC由電壓比較器UC、滑線變阻器和直流電源VCC組成；穩(wěn)壓電路的輸出端與電壓比較器UC的正極端口相連接；電壓比較電路的輸出端與PLC的輸入相連接；其特征是還包括獨(dú)立檢測電路IDC ;獨(dú)立檢測電路IDC由直流電源V2、定值電阻Rl、二極管Dl和二極管D2、霍爾傳感器CS、機(jī)床上工件與電極之間形成的等效電阻Re組成；獨(dú)立檢測電路IDC中直流電源V2、定值電阻R1、霍爾傳感器CS、二極管D2串聯(lián)連接到機(jī)床上工件與電極兩端；電弧加工電源EAMDC串接另一二極管Dl連接到機(jī)床上工件與電極兩端；二極管Dl與二極管D2用來隔離電弧加工電源EAMDC和檢測電路中的直流電源V2 ;霍爾傳感器CS —端接地，一端作為獨(dú)立檢測電路IDC的輸出與穩(wěn)壓電路RV的輸入相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征是:獨(dú)立檢測電路IDC中的直流電源V2的額定電壓不小于50V。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電加工領(lǐng)域，具體是一種獨(dú)立式電弧加工放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包含獨(dú)立檢測電路IDC、穩(wěn)壓電路RV和電壓比較電路VC三部分；穩(wěn)壓電路RV由兩個(gè)定值電阻和一個(gè)電容組成；電壓比較電路VC由電壓比較器UC、滑線變阻器和直流電源VCC組成；獨(dú)立檢測電路IDC由直流電源V2、定值電阻R1、二極管D1和二極管D2、霍爾傳感器CS、機(jī)床上工件與電極之間形成的等效電阻Re組成。本實(shí)用新型通過電壓比較器輸出的不同電壓值，可以控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)停止加工、抬刀、繼續(xù)加工、加速以及減速等的功能，實(shí)現(xiàn)對電弧加工過程的放電狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，控制機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，使加工過程更加穩(wěn)定。
【IPC分類】B23K9/095
【公開號】CN204913021
【申請?zhí)枴緾N201520710145
【發(fā)明人】張勤河, 朱光, 張敏
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月14日