一种放电加工机床用的放电检测装置

技术领域

本发明涉及放电检测装置技术领域，具体为一种放电加工机床用的放电检测装置。

背景技术

放电检测装置是一种用来检测金属丝电极和工件之间的间隙电压并将其模拟电压值转换成用于控制放电加工机床进给轴运动的频率信号的装置，一般情况下，为了提高放电加工所制作成品的表面粗糙度，会执行加工条件不同的多个步骤，首先，在工件上大概形成所期望的轮廓，然后高精度的从切割面去除多余的材料，最后再次精加工来提高切割面的粗糙度，

放电加工机床中的放电检测装置的作用是通过采集的电压脉冲信号来实时的判断金属丝电极和工件之间是否发生了放电现象，传统的放电检测装置中对判断是否发生放电时用两个串联的稳压二极管的总稳压值来表示的采样基准电压值是固定不变的，但是在实际加工过程中当工件厚度、材料属性等参数发生变化或者是同一个工件在粗加工和精加工的不同工况下时金属丝电极和工件之间发生放电过程时的间隙电压的幅值及脉冲宽度均会发生比较大的变化，此时传统的放电检测装置对实际是否发生放电过程的判断就会变的不准确，从而影响加工效率和工件被加工面的粗糙度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放电加工机床用的放电检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种放电加工机床用的放电检测装置，包括NC装置，所述NC装置连接有参数选择及信号发生装置，所述参数选择及信号发生装置连接有粗加工电源回路以及精加工电源回路，所述粗加工电源回路与所述精加工电源回路都穿过工件以及金属电极丝，所述工件以及所述金属电极丝之间设置有加工间隙，所述粗加工电源回路与所述精加工电源回路信号输出端连接有放电检测装置，所述放电检测装置连接有进给轴电机驱动控制装置，所述放电检测装置包括译码电路、第一驱动放大电路、继电器模块、分支电路单元、取样信号处理电路、V/F变换电路、第二驱动放大电路、开关继电器，所述第一驱动放大电路发出驱动所述继电器模块的电平信号，所述分支电路单元包括粗加工分支电路以及精加工分支电路，所述取样信号处理电路包括光隔离器件以及限流滤波保护电路，所述V/F变换电路包括粗加工变换电路以及精加工变换电路。

实现上述技术方案，NC装置将设定好的相关加工参数通过总线发送给参数选择及信号发生装置，参数选择及信号发生装置根据设定的相关参数生成对应的脉冲信号波形来控制粗加工电源回路以及精加工电源回路来实现对工件和金属电极丝之间的加工间隙的放电过程进行控制的目的，放电检测装置通过采集经过放电加工机床的电压信号采样信号PM+、采样信号PM-来判断当前的放电加工过程发生情况并将采集处理后的电压脉冲信号通过V/F变换电路转化成频率信号输送给机床的伺服进给系统来控制机床进给轴的运动，其中，参数选择及信号发生装置发出由A0、A1、A2组成的三位二进制编码数字信号，参数选择及信号发生装置根据NC装置下发的工件厚度、工件材料类型、粗割或精修状态设置等工艺参数来确定当前加工工况所需的采样基准电压值及所需的采样滤波电路参数，然后用A0、A1、A2三位二进制数据所能代表的八种状态的其中一种来表示，放电检测装置接收到A0、A1、A2三位二进制编码后首先经过译码电路将其解析成八种状态中的一种，然后经过第一驱动放大电路将其转换成能够驱动继电器模块动作的电平信号，取样信号处理电路中光隔离器件选型及限流滤波保护电路参数设置依据主要是用来满足对粗精加工脉冲信号的处理要求，其中精加工脉冲信号处理设置的滤波截止频率要远高于粗加工脉冲信号处理设置的滤波截止频率，在经过分支电路单元、取样信号处理电路、V/F变换电路生成脉冲频率信号Pulse_1、Pulse_2分别连接到开关继电器，开关继电器受三位二进制编码数字信号最高位A2经过第二驱动放大电路处理后的信号控制，经过开关继电器切换可以把当前实际使用的采样电路生成的脉冲频率信号输出到Pulse_OUT端，最后将Pulse_OUT端输出的频率信号经过差分处理后发送给进给轴电机驱动控制装置来实现对放电加工机床伺服进给轴的运动控制，通过接收参数选择及信号发生装置给出的三位二进制编码来实现采样基准电压的调整方法以及将粗、精加工两种不同工况条件下对取样信号的V/F变换用具有不同的滤波、隔离及处理电路的方法，来实现放电检测装置对加工间隙是否发生放电过程的判断更加准确，对1us以下脉宽的放电脉冲采样更加精确，因此加工出来的工件表面粗糙度更好，工件的加工效率更高。

作为本发明的一种优选方案，所述继电器模块由K1至K8八个继电器组成。

实现上述技术方案，八个继电器开关触点的一个公共端均连接到取样信号PM+，另外一端均为常开触点形式，每次根据第一驱动放大电路给出的驱动控制信号闭合八个继电器中的一个，确保PM+只能与后端粗加工分支电路以及精加工分支电路中的其中一个分支连接。

作为本发明的一种优选方案，所述分支电路单元由四组串联的稳压二极管组成。

实现上述技术方案，二极管的型号选取根据需要的总稳压值来确定，总稳压值根据不同工况下发生间隙放电现象的判断门槛电压值来设定，经过粗加工分支电路后端连接的取样信号处理电路主要满足对粗加工时取样电压的设置需求，故一般将总稳压值设定为20V、22V、24V、27V，经过精加工分支电路后端连接的取样信号处理电路主要满足对精加工时取样电压的设置需求，故一般将总稳压值设定为13V、15V、16V、18V，精加工分支电路中每个分支还分别对取样信号PM-端连接了一个功率电阻。

作为本发明的一种优选方案，所述粗加工变换电路中选择CD4046BCN变换芯片，所述精加工变换电路中选择LM331AN变换芯片。

实现上述技术方案，粗加工变换电路和精加工变换电路满足对取样电压信号的V/F变换需求。

作为本发明的一种优选方案，所述粗加工电源回路包括粗加工MOS管单元、阻流电阻、粗加工电压源、粗加工防逆流二极管，所述精加工电源回路包括精加工MOS管单元、精加工电压源、精加工防逆流二极管。

实现上述技术方案，由多个并联的MOS管构成的粗加工MOS管单元、由多个并联的MOS管构成的精加工MOS管单元中的相应数量的MOS管的导通和关断来实现对工件和金属电极丝之间的加工间隙的放电过程进行控制的目的，粗加工电压源以及精加工电压源的电压幅值可调，电压的调节通过接收来自参数选择及信号发生装置的设定值来实现，粗加工防逆流二极管以及精加工防逆流二极管是防止粗加工MOS管单元、精加工MOS管单元关断时产生脉冲电压尖峰对粗加工电压源以及精加工电压源进行损坏，

综上所述，本发明具有如下有益效果：NC装置将设定好的相关加工参数通过总线发送给参数选择及信号发生装置，参数选择及信号发生装置根据设定的相关参数生成对应的脉冲信号波形来控制粗加工电源回路以及精加工电源回路来实现对工件和金属电极丝之间的加工间隙的放电过程进行控制的目的，放电检测装置通过采集经过放电加工机床的电压信号采样信号PM+、采样信号PM-来判断当前的放电加工过程发生情况并将采集处理后的电压脉冲信号通过V/F变换电路转化成频率信号输送给机床的伺服进给系统来控制机床进给轴的运动，其中，参数选择及信号发生装置发出由A0、A1、A2组成的三位二进制编码数字信号，参数选择及信号发生装置根据NC装置下发的工件厚度、工件材料类型、粗割或精修状态设置等工艺参数来确定当前加工工况所需的采样基准电压值及所需的采样滤波电路参数，然后用A0、A1、A2三位二进制数据所能代表的八种状态的其中一种来表示，放电检测装置接收到A0、A1、A2三位二进制编码后首先经过译码电路将其解析成八种状态中的一种，然后经过第一驱动放大电路将其转换成能够驱动继电器模块动作的电平信号，取样信号处理电路中光隔离器件选型及限流滤波保护电路参数设置依据主要是用来满足对粗精加工脉冲信号的处理要求，其中精加工脉冲信号处理设置的滤波截止频率要远高于粗加工脉冲信号处理设置的滤波截止频率，在经过分支电路单元、取样信号处理电路、V/F变换电路生成脉冲频率信号Pulse_1、Pulse_2分别连接到开关继电器，开关继电器受三位二进制编码数字信号最高位A2经过第二驱动放大电路处理后的信号控制，经过开关继电器切换可以把当前实际使用的采样电路生成的脉冲频率信号输出到Pulse_OUT端，最后将Pulse_OUT端输出的频率信号经过差分处理后发送给进给轴电机驱动控制装置来实现对放电加工机床伺服进给轴的运动控制，通过接收参数选择及信号发生装置给出的三位二进制编码来实现采样基准电压的调整方法以及将粗、精加工两种不同工况条件下对取样信号的V/F变换用具有不同的滤波、隔离及处理电路的方法，来实现放电检测装置对加工间隙是否发生放电过程的判断更加准确，对1us以下脉宽的放电脉冲采样更加精确，因此加工出来的工件表面粗糙度更好，工件的加工效率更高。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的基本组成框图；

图2是本发明中放电检测装置的结构示意图；

图中：1粗加工电压源；2精加工电压源；3精加工防逆流二极管；4粗加工防逆流二极管；5阻流电阻；6粗加工MOS管单元；7精加工MOS管单元；8工件；9加工间隙；10金属电极丝；11采样信号PM+；12采样信号PM-；13参数选择及信号发生装置；14NC装置；15放电检测装置；16进给轴电机驱动控制装置；17译码电路；18第一驱动放大电路；19继电器模块；20粗加工分支电路；21精加工分支电路；22取样信号处理电路；24粗加工变换电路；25精加工变换电路；26开关继电器；27第二驱动放大电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-2，本发明提供一种放电加工机床用的放电检测装置15，包括NC装置14，NC装置14连接有参数选择及信号发生装置13，参数选择及信号发生装置13连接有粗加工电源回路以及精加工电源回路，粗加工电源回路与精加工电源回路都穿过工件8以及金属电极丝10，工件8以及金属电极丝10之间设置有加工间隙9，粗加工电源回路与精加工电源回路信号输出端连接有放电检测装置15，放电检测装置15连接有进给轴电机驱动控制装置16，放电检测装置15包括译码电路17、第一驱动放大电路18、继电器模块19、分支电路单元、取样信号处理电路22、V/F变换电路、第二驱动放大电路27、开关继电器26，第一驱动放大电路18发出驱动继电器模块19的电平信号，分支电路单元包括粗加工分支电路20以及精加工分支电路21，取样信号处理电路22包括光隔离器件以及限流滤波保护电路，V/F变换电路包括粗加工变换电路24以及精加工变换电路25。

继电器模块19由K1至K8八个继电器组成，八个继电器开关触点的一个公共端均连接到取样信号PM+，另外一端均为常开触点形式，每次根据第一驱动放大电路18给出的驱动控制信号闭合八个继电器中的一个，确保PM+只能与后端粗加工分支电路20以及精加工分支电路21中的其中一个分支连接。

分支电路单元由四组串联的稳压二极管组成，二极管的型号选取根据需要的总稳压值来确定，总稳压值根据不同工况下发生间隙放电现象的判断门槛电压值来设定，经过粗加工分支电路20后端连接的取样信号处理电路22主要满足对粗加工时取样电压的设置需求，故一般将总稳压值设定为20V、22V、24V、27V，经过精加工分支电路21后端连接的取样信号处理电路22主要满足对精加工时取样电压的设置需求，故一般将总稳压值设定为13V、15V、16V、18V，精加工分支电路21中每个分支还分别对取样信号PM-端连接了一个功率电阻。

粗加工变换电路24中选择CD4046BCN变换芯片，精加工变换电路25中选择LM331AN变换芯片，粗加工变换电路24和精加工变换电路25满足对取样电压信号的V/F变换需求。

粗加工电源回路包括粗加工MOS管单元6、阻流电阻5、粗加工电压源1、粗加工防逆流二极管4，精加工电源回路包括精加工MOS管单元7、精加工电压源2、精加工防逆流二极管3，由多个并联的MOS管构成的粗加工MOS管单元6、由多个并联的MOS管构成的精加工MOS管单元7中的相应数量的MOS管的导通和关断来实现对工件8和金属电极丝10之间的加工间隙9的放电过程进行控制的目的，粗加工电压源1以及精加工电压源2的电压幅值可调，电压的调节通过接收来自参数选择及信号发生装置13的设定值来实现，粗加工防逆流二极管4以及精加工防逆流二极管3是防止粗加工MOS管单元6、精加工MOS管单元7关断时产生脉冲电压尖峰对粗加工电压源1以及精加工电压源2进行损坏。

在本发明实施例中，NC装置14将设定好的相关加工参数通过总线发送给参数选择及信号发生装置13，参数选择及信号发生装置13根据设定的相关参数生成对应的脉冲信号波形来控制粗加工电源回路以及精加工电源回路来实现对工件8和金属电极丝10之间的加工间隙9的放电过程进行控制的目的，放电检测装置15通过采集经过放电加工机床的电压信号采样信号PM+11、采样信号PM-12来判断当前的放电加工过程发生情况并将采集处理后的电压脉冲信号通过V/F变换电路转化成频率信号输送给机床的伺服进给系统来控制机床进给轴的运动，其中，参数选择及信号发生装置13发出由A0、A1、A2组成的三位二进制编码数字信号，参数选择及信号发生装置13根据NC装置14下发的工件8厚度、工件8材料类型、粗割或精修状态设置等工艺参数来确定当前加工工况所需的采样基准电压值及所需的采样滤波电路参数，然后用A0、A1、A2三位二进制数据所能代表的八种状态的其中一种来表示，放电检测装置15接收到A0、A1、A2三位二进制编码后首先经过译码电路17将其解析成八种状态中的一种，然后经过第一驱动放大电路18将其转换成能够驱动继电器模块19动作的电平信号，取样信号处理电路22中光隔离器件选型及限流滤波保护电路参数设置依据主要是用来满足对粗精加工脉冲信号的处理要求，其中精加工脉冲信号处理设置的滤波截止频率要远高于粗加工脉冲信号处理设置的滤波截止频率，在经过分支电路单元、取样信号处理电路22、V/F变换电路生成脉冲频率信号Pulse_1、Pulse_2分别连接到开关继电器26，开关继电器26受三位二进制编码数字信号最高位A2经过第二驱动放大电路27处理后的信号控制，经过开关继电器26切换可以把当前实际使用的采样电路生成的脉冲频率信号输出到Pulse_OUT端，最后将Pulse_OUT端输出的频率信号经过差分处理后发送给进给轴电机驱动控制装置16来实现对放电加工机床伺服进给轴的运动控制，通过接收参数选择及信号发生装置13给出的三位二进制编码来实现采样基准电压的调整方法以及将粗、精加工两种不同工况条件下对取样信号的V/F变换用具有不同的滤波、隔离及处理电路的方法，来实现放电检测装置15对加工间隙9是否发生放电过程的判断更加准确，对1us以下脉宽的放电脉冲采样更加精确，因此加工出来的工件8表面粗糙度更好，工件8的加工效率更高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。