電火花機床放電間隙狀態(tài)檢測方法及工作原理 1 高頻檢測法 高頻檢測法是通過間隙電壓上高頻分量的檢測來區(qū)分火花放電與電弧放電。在火花放電時，間隙電壓存在著強而穩(wěn)定的高頻分量（頻率從幾兆到幾十兆）；而電弧放電時，間隙電壓的高頻分量很弱，甚至不存在。因此可將間隙電壓上的高頻信號進行提取、放大、比較，作為區(qū)分火花放電和電弧放電的依據(jù)。這種方法不僅可區(qū)分火花放電和電弧放電，還可將電弧放電進一步區(qū)分為穩(wěn)定電弧放電或是過渡電弧放電，但難以對單個脈沖的放電狀態(tài)進行判斷，且電路復雜、穩(wěn)定性較差。 2 擊穿延時法 擊穿延時法是根據(jù)火花放電時存在一定的擊穿延時時間，而電弧放電時一般沒有擊穿延時時間而設計的。盡管它不能區(qū)分過渡電弧放電與穩(wěn)定電弧放電，并且對單個脈沖內(nèi)出現(xiàn)的放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換不能有效地區(qū)分，但其優(yōu)點是可對單個脈沖的放電狀態(tài)進行判別，且檢測電路為數(shù)字電路，抗干擾性及穩(wěn)定性都很好，與電火花加工機床上的計算機控制系統(tǒng)連接也很方便。 3 設置門檻電壓法 從前面放電間隙狀態(tài)鑒別中可看到，正?；鸹ǚ烹娕c穩(wěn)定電弧放電的單個脈沖是在實驗室里被極精密的儀器測出來的。在實際應用中會出現(xiàn)各種干擾，正?；鸹ǚ烹姾头€(wěn)定電弧放電的電壓、電流特性相似，難以區(qū)分。而且，即便被測到也沒有標準可讓計算機識別。采用設置門檻電壓法可解決這個問題。 設置一個參考電壓，介于電弧放電與火花放電之間。用放大器線性方法檢測火花放電和電弧放電的電壓值，利用光電耦合器使它們呈現(xiàn)正比關系。在正常放電電壓時，光電耦合器（GD）基本處于截止，在電弧放電時基本處于飽和。如圖 所示設置參考電平 Uref1。設置門檻電壓法由此得名。由于光電耦合器的作用，不僅是正?；鸹ǚ烹姾头€(wěn)定電弧放電的判別變得簡單，電路簡化，還可大大抑制電路干擾，將機床強電系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)*隔離分開。
圖 正常火花放電脈沖與電弧脈沖在光電耦合后輸出的波形
a——正?；鸹ǚ烹娒}沖輸出, b——電弧脈沖輸出
加工中，放電兩極的脈沖電壓值很高，達幾十伏到幾百伏，必須預處理電路對間隙電壓分壓。將衰減后的間隙電壓通過光電隔離、運算放大后再輸入到采樣電路中。由于從安全角度考慮，電火花加工機床的一個電極接地，接地線又和交流電源的中線相通，因而除空間電磁場的耦合外，還有地線的直接耦合。EDM 放電間隙不僅是加工區(qū)，也是一個很強的高頻電磁場干擾源，其頻帶范圍以10～60MHzzui強，實驗證明，在zui大電流的精加工中系統(tǒng)的干擾zui強。要使 A/D 采樣不會受到干擾，達到強電與弱電的隔離，放電間隙狀態(tài)檢測接口電路中的隔離采用線形光電隔離技術。 控制的目的是在穩(wěn)定加工下盡量保持火花放電狀態(tài)。前面把放電過程描述為四種基本狀態(tài)：正?；鸹ǚ烹?、穩(wěn)定電弧放電、短路、開路。定時記錄放電狀態(tài)出現(xiàn)的時間，即用時間百分比反映這四種狀態(tài)及其組合： 空載率：Ψd＝Σtd/Σti100% 火花放電率：Ψe＝Σte/Σti100% 穩(wěn)定電弧率：Ψa＝Σta/Σti100% 短路率：Ψs＝Σts/Σti100% 式中 ti——脈寬 td——空載時間 te——火花放電時間 ta——穩(wěn)定電弧時間 ts——短路時間 這四種基本狀態(tài)只有正?；鸹ǚ烹娋哂形g除能力，其余對蝕除材料沒有作用。因此控制目標是：在穩(wěn)定加工前提下，盡量提高火花放電率Ψe。由于放電時間極短（10-7～10-3s），采樣到單個脈沖內(nèi)電壓波形的變化非常困難，實用意義不大，于是用定量脈沖數(shù)與正常火花放電數(shù)的比值作為控制伺服參考電壓的參量，將監(jiān)控的輸入?yún)⒘看_定為穩(wěn)定加工時單位脈沖出現(xiàn)的火花放電次數(shù)。
