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摘 要：电火花的波形也可以分为开路电压波形、正常放电电压波形、可恢复不稳定电弧放电电压波形、不可恢复烧伤性稳定电弧放电电压波形以及短路电压波形,利用这五种电火花放电的波形可以判断出放电的状态,本文主要探讨电火花成型加工间隙电压在线检测与处理的新方法.

关 键 词：电火花成型加工间隙电压；在线检测；处理方法

在现阶段下,影响电火花成型加工的条件较多,随机性也很大,在成型加工的过程中,工件存在着被电弧烧伤的可能,考虑到这一因素,为了保证加工工件的表面粗糙度以及精度,消除工件被烧伤的隐患,必须在电火花成型系统中装好相应的控制系统,保证整个电火花加工的过程在最佳的状态,以便提高加工的经济性和加工成产率.电火花成型加工过程中的核心因素就是要控制好间隙电压,控制的目标就是提高间隙电压的稳定性,使加工间隙的电压不会过小,也不会过大,如果处于开路,就可以更好的控制基床主轴的快速攻击,如果处于短路或者拉弧的状态,那么控制基床的主轴就会回退.

1.电火花放电状态的检测

对于电火花放电状态的检测的方法较多,在现阶段下最常用、最简单的就是使用间隙放电电压的波形,进而判断出电火花加工过程中放电的状态,电火花放电电压的状态包括五种：即开路、正常放电、不稳定电弧放电、稳定电弧放电以及短路,那么波形也可以分为开路电压波形、正常放电电压波形、可恢复不稳定电弧放电电压波形、不可恢复烧伤性稳定电弧放电电压波形以及短路电压波形五种.利用这五种电火花放电的波形可以判断出放电的状态,常用的判断方式就是通过设置电压值将放电状态划分为几个不同的区域,放电电压在处于标准值之间,则属于正常放电,如果电压值低于标准值,则为异常放电,如果电压值高于标准值,则属于开路状态.目前,在工程实践的过程中,一般使用检测周期间隙电压平均值进行判断,标准电压值在检测的开始阶段就设定好,在加工过程中也不进行改变,实际上,这种测试方法并不够科学,在工程实践中间隙状态的检测中,也包含了电火花脉冲电源的输出,这时检测电压为零,因此,从这一层面而言,标准电压值与输出波形占空比有一定的关系,因此,间隙电压有着模糊集合的特点.假设电火花脉冲电源输出电压峰值、脉冲的宽度以及脉冲间隔分别为U、Tm、TI,间隙电压最大值为Vmav,间隙电压最小值为Vmin,正常放电状态下间隙电压为Vmf,具体的计算方式为：

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2.间隙电压的检测方式

2.1传统电压监测方式

传统的检测方法就是使用某个周期内间隙电压平均值来判断,对于高速数据的收集一般是在检测周期内对间隙电压值进行多次测量,继而计算出平均值,电火花成型的脉冲间隔与脉冲宽度一般为几微秒到几十微秒不等,要采集这样的信号,必须要使采集数据超过10M,且必须有一定的精度.

对于该种控制系统和高速数据采集系统的设计,需要基于双CPU结构,并引入DSP对高速数据进行采集和吃力,PC平台则会根据对数据的处理结果来完成主轴的控制.对于高速数据的采集,必须保持采样速率在50M以上,且储存器既可以接PC端口,也可以接DSP接口,这样,对于高速数据的采集和控制便可以实现并行.此外,DSP指令执行的速度应该高于数据的采集速度,否则就会出现数据溢出的情况,也无法保障控制系统的及时性,由于高速转换芯片对数字信号的变法反应较为灵敏,尤其是对数字转换的精度反应较大,这就对电路的设计有效较高的要求.这种检测方式可以很好的保证数据的测试质量,但是,这种高速器件的成本很高,且软件的结构较为复杂,系统的可靠性就难以保证,那么下面就探讨一种新型间隙电压的检测以及处理的方式.

2.2新型间隙电压的检测以及处理方式

根据以上的计算,对于间隙电压放电情况主要是通过周期间隙电压平均值来进行判断,传统的判断方式是采集多次的数据在进行平均值的计算,这种检测方式十分繁琐,需要通过多次的测量才能够得出,因此,急需探讨一种使用一次测量就可以求出间隙电压和的方式,具体的测量方式可以基于积分电路的求和特性来进行.

集成运算放大器作为一种具有高增益特性的直流放大器,具有漂移小、放大倍数高、体积小、可靠性强的特点,已经得到了广泛的应用,在集成运算放大器的外部加装线性负反馈,可以实现积分和微分的运算,使用近似分析,需要将集成运算放大器看做理想化,即除了输出电阻以外,开环电压的放大倍数、差模输入电阻以及共模抑制比都是无穷大,使用这种理想集成运算的方式进行计算,可以将实际的问题进行简化计算,计算方式为：

由于

那么

这样,就可以看出电压u0正比与输入电压ui与时间的积分,这样就可以实现积分运算,为了计算的简便,可以设置输出电压u0为零,在一定的周期时间T内,输入电压平均值的计算方法为：

根据以上的计算方法可以方便的计算出分析周期中间隙电压平均值,在实际工程的应用过程中,由于不存在完全理想的积分器,且积分器成本也比较高,因此,使用一般积分器在几个分析周期中测量出输出电压,由于器件性能以及非理想积分器的限制,在经过几次的分析之后误差就会变大,且随着时间的推移,这种误差也会变得越来越大,为了克服这种不足,保证测试的精度,可以使用双路互补积分电路,这样,在连续的两个分析周期中就可以对输出的电压进行交替积分,当一路积分器进行积分时,另一路积分器就可以在输出电压中放电,为下一阶段输出电压的积分做好准备,这样,就可以保证分析的精度.

参考文献：

[1]胡建华；汪炜；徐启华：电火花成型加工间隙电压在线检测与处理的新方法

电压相关论文范文资料

[2]胡建华；汪炜；徐启华：电火花成型加工蚀除位移控制方法的研究[期刊论文],机床与液压,2006,10（15）

[3]张庆森；张桂香：电火花成型加工的分类耦合模糊控制[期刊论文],山东理工大学学报（自然科学版）,2011,05（25）

[4]胡建华,汪炜：电火花成型机数控系统控制策略的研究与实现[J].机械设计与制造.2006（02）

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