一種電火花脈衝電源裝置的控制方法與流程

2023-05-24 04:38:36

本發明涉及一種電火花脈衝電源裝置的控制方法，該控制方法使電火花脈衝電源輸出合適的放電電壓，用於電火花加工。

背景技術：

用於電火花工具機如線切割工具機、打孔工具機的脈衝電源其輸出電壓都是預先設定好的，在電火花加工過程中無自動調壓功能，拖板的進給速度即工件的進給速度要與脈衝電源的電壓匹配，如果進給速度過快會使工件與電極接觸形成短路，如果的進給速度過慢會使工件與電極之間形成開路，這兩種現象都會影響加工效率和加工質量；為使電極和工件間維持合理的間隙，以產生火花放電，這需要操作者根據加工情況反覆調整進給參數，這給操作帶來極大的不便。因此有必要根據工況對電火花脈衝電源進行自動控制。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，提供一種電火花脈衝電源裝置的控制方法，在一定的進給速度範圍內，該電火花脈衝電源裝置能自動調節放電脈衝的電壓，以保證電火花的形成。

本發明的技術方案是，一種電火花脈衝電源裝置的控制方法，所述的電火花脈衝電源裝置，包括由單片機和D/A轉換器構成的脈衝信號發生器，對脈衝信號進行功率放大的功率放大器，檢測功率放大器的輸出電流的電流檢測器，儲存脈衝信號信息和輸出電流信息的儲存器以及輸入數據的鍵盤；控制方法通過單片機內部的程序實現，其步驟為：

一、輸出一組工作脈衝信號，所述的工作脈衝信號電壓值等於設定電壓值；

二、在每個工作脈衝出現期間單片機訪問電流檢測器，如在該組工作脈衝信號內無電流出現，繼續輸出該組工作脈衝信號；如在該組工作脈衝信號輸出過程中出現電流，待該組工作脈衝信號輸出結束後，進入下一步驟；

三、單片機輸出一組探測脈衝信號，該組探測脈衝信號的電壓逐個升高呈階梯狀，其最高電壓值為設定電壓值的1.2倍，其最低電壓值為設定電壓值的1/20；

四、在探測脈衝信號出現期間判斷是否有電流，如最初出現電流的探測脈衝信號為電壓值最低的那一個，單片機輸出短路信號，控制過程結束；

如最初出現電流的探測脈衝信號的電壓值略小於上次工作脈衝信號電壓值，則調高工作脈衝信號電壓值並將該電壓值存入存儲器，然後按該調高后的電壓值輸出工作脈衝信號；

如該探測脈衝信號的電壓值大於等於上次工作脈衝信號電壓值，則工作脈衝信號電壓值保持不變；

如探測脈衝信號的電壓值接近最高值而無電流出現，則調低工作脈衝信號電壓值並將該電壓值存入存儲器，然後按該調低後的電壓值輸出工作脈衝信號；

五、當每組工作脈衝輸出結束後，查詢是否有結束指令輸入，如有，控制過程結束；如無，則轉到第三步驟。

本控制方法間隔地在工作脈衝組中插入探測脈衝，通過探測脈衝來自動調節工作脈衝的電壓值，使工作脈衝的電壓值與工件進給速度相匹配，保持火花放電狀態，避免了短路現象的發生，降低了開路現象出現概率，提高了加工效率和加工質量，同時擺脫了依靠人工來調節切割速度的不便。在低電壓的檢測脈衝出現期間檢測短路電流，可防止電極絲損傷，當工件離開電極時可防止出現拉弧，避免工件光潔度降低。

附圖說明

圖1為電火花脈衝電源裝置的電路原理方框圖。

圖2為工作脈衝和探測脈衝波形圖。

在圖2中坐標中u軸表示電壓，I軸表示電流。

圖3為單片機內部程序流程圖。

具體實施方式

現結合附圖說明本發明的具體實施方式。

一種電火花脈衝電源裝置的控制方法，所述的電火花脈衝電源裝置，包括由單片機和D/A轉換器構成的脈衝信號發生器，對脈衝信號進行功率放大的功率放大器，檢測功率放大器的輸出電流的電流檢測器，儲存脈衝信號信息和輸出電流信息的儲存器以及輸入數據的鍵盤；其控制方法通過運行單片機內部程序來實現。

開機後，電火花工具機上的工件以一定的速度向電極移動或電極向工件移動；

運行單片機內部程序（程序流程圖如圖3所示），該程序運行過程說明如下：

一、輸出一組工作脈衝信號，所述的工作脈衝信號電壓值等於設定電壓值Ue，其波形如圖2中的工作脈衝區1所示。

二、在每個工作脈衝出現期間單片機訪問電流檢測器，如在該組工作脈衝信號內無電流出現，繼續輸出該組工作脈衝信號；在工作脈衝信號內無電流出現，表示電極與工件之間的間隙過大無火花放電，功率放大器輸出迴路處於開路狀態，需等待電極與工件之間的間隙縮短；如在該組工作脈衝信號輸出過程中出現電流，表示發生火花放電，待該組工作脈衝信號輸出結束後，進入下段程序。

三、單片機輸出一組探測脈衝信號，該組探測脈衝信號的電壓逐個升高呈階梯狀，其最高電壓值Ug為設定電壓值的1.2倍，其最低電壓值Ud為設定電壓值的1/20，探測脈衝信號的波形如圖2中的探測脈衝區2所示。

四、在探測脈衝信號出現期間判斷是否有電流，如最初出現電流的探測脈衝信號為電壓最低的那一個，則表示出現短路，單片機輸出短路信號id，程序結束；待短路現象排除；

如最初出現電流的探測脈衝信號的電壓值略小於上次工作脈衝信號電壓值（如圖2中探測脈衝區1所示），則調高工作脈衝信號電壓值並將該電壓值存入存儲器，然後按該調高后的電壓值輸出工作脈衝信號（如圖2中工作脈衝區2所示）；探測脈衝信號的電壓值小於工作脈衝信號電壓值，表示進給速度過快，時間一長會出現短路，因此需要調高工作脈衝信號電壓值以加大工件被電火花腐蝕的速度；如該探測脈衝信號的電壓值大於等於上次工作脈衝信號電壓值，則工作脈衝信號電壓值保持不變；

如探測脈衝信號的電壓值接近最高值而無電流出現（如圖2中探測脈衝2所示），表示工作脈衝信號的電壓值過大，工件被電火花腐蝕的速度大於進給速度，則調低工作脈衝信號電壓值（如圖2中工作脈衝區3所示）並將該電壓值存入存儲器，然後按該調低後的電壓值輸出工作脈衝信號。

五、當每組工作脈衝輸出結束後，查詢是否有結束指令輸入，如有，程序執行結束；如無，則轉到第三段程序。

每組工作脈衝的個數設定為80-160個，每組探測脈衝的個數可設為8至32個，探測脈衝的個數越多，調整工作脈衝電壓值的精度越高，但探測脈衝佔用的時間也多；優選每組探測脈衝的個數為8個，其中第二個至第八個探測脈衝的電壓值等高上升，第五個探測脈衝的電壓值與設定電壓值Ue相等。這樣在保證調整工作脈衝電壓值精度的基礎上可縮短探測脈衝佔用的時間。

為進一步縮短探測脈衝佔用的時間，在探測脈衝輸出過程中一旦檢測到電流，則不再繼續輸出後面的探測脈衝（如圖2中探測脈衝區1所示）。

所述的單片機的型號為AT89C52，單片機的時鐘周期設置為12MHZ，D/A轉換器的數據線為8位，D/A轉換器輸出的電壓有256種變化，工作脈衝信號和探測脈衝信號的頻率設置為20KHZ，單片機可快速地調整D/A轉換器的輸出電壓以及變換波形。