[发明专利]一种电火花加工设备放电间隙控制方法

说明书

本发明公开了一种电火花加工设备放电间隙控制方法，是一种可应用于线切割机床、电火花穿孔机、电火花成型机等电火花加工设备的控制方法。其特征在于这种控制方法是根据非统计方法做出控制决定的。它是通过不断探测“开路放电分界面”为方法，保证电极尽可能多的存在于“正常放电间隙范围”为目的来保证最高效率加工速度的。这种控制方法是通过控制电极在“放电间隙范围”内的深度来控制加工效果的。本发明的方法为电火花加工设备工件与电极之间的放电间隙控制提供了一种简单、廉价、精确、主动高效、有自适应性、有容错性、广泛实用于各种工作要求的解决方法。

技术领域

本发明涉及一种电火花加工设备放电间隙控制方法，尤其是一种可应用于线切割机床、电火花穿孔机、电火花成型机等电火花加工设备的放电间隙控制方法。

背景技术

电火花加工是利用电极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。研究表明，在两极发生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或气化，并在一定条件下，熔化或气化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。在液体等介质中重复性脉冲放电的过程，能够对导电材料进行尺寸加工，即成为“电火花加工法”。

实现电火花加工，必须使电极和工件间维持合理的距离，在该距离范围内，既可满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可适应在火花通道熄灭后介质消电离即排出腐蚀产物的要求。这段距离称之为 “放电间隙。“放电间隙是否合理受到脉冲电压、火花通道的能量及介质的介电系数等因素的制约。一般情况下，电火花加工的放电间隙在数微米到数百微米范围内。要实现放电间隙的调整与控制，似乎需检测实际间隙值的大小。经典的现阶段业界认为：隙值的测量对放电间隙的调整与控制并没有太大的意义。其原因在于随着加工过程的进行，加工介质的温度及介质中碎屑的浓度等在不断变化，致使加工介质的介电性能不稳定，把当前放电间隙值调整为其他稳定加工时刻的间隙值，并不一定能保证加工过程继续稳定进行。

一般来讲，经典的业内看法认为：电火花加工过程中单个脉冲波形的放电状态有五种基本形态，即“正常放电”、“过渡电弧”(可恢复性不稳定电弧)、“电弧放电”、“短路”、“开路”(空载)，如图1所示。它们的特点是：

(1)正常放电：放电期间放电电压波形上有高频杂波分量出现，峰值大，有击穿延时现象。而在形成火花放电过程中，电流波形平直，规律性整齐。

(2)过渡电弧：放电期间放电电压波形上，高频杂波分量几乎没有，击穿延时也不明显，波形无规律。这种波形可通过伺服控制恢复为正常火花放电，也可因间隙状态变化而自行恢复为正常火花放电。因此它是作为理论研究提出的，实际加工控制过程中不需要专门测量。

(3)电弧放电(不可恢复烧伤性稳定电弧) ：在间隙放电条件恶劣的情况下，如深孔加工时，稳定电弧形成而烧伤工件，这时工具电极及工件表面都会形成局部凸包或凹坑，电压及电流波形都很光滑，形成烧弧后，如果不擦除黑斑，加工过程不可能自行恢复正常。

(4)短路：电压很低，电流波形光滑。虽然短路本身不蚀除工件，也不损伤电极，但在短路处造成了一个热点，当短路消除时易引发拉弧。

(5)开路：间隙过大时，脉冲电源电压不能击穿间隙形成放电脉冲，间隙电压值为脉冲电源电压值，间隙中没有放电电流，波形中没有高频分量；它对工件没有去除作用，属于无效放电脉冲。

常用的电火花线切割间隙状态控制原理是通过对电极与工件之间的间隙放电状态进行检测、采样，然后通过一定的反馈增益和控制算法来调节加工速度以保持最佳加工间隙和间隙放电状态。到目前为止常用的有以下几种检测方法。

A、间隙电压与电流平均值检测法

B、放电脉冲有效火花数检测法

C、间隙平均脉宽电压检测

D、间隙脉宽电压数字平均法

E、脉冲电压积分法