一种新型的电火花放电加工间隙状态控制方法

问 隙控制 系统 就 可 以 自动 逐 步 找 到最 佳 参考 电压 ，
原理 如 图 ３所 示 。
由此 可 知 ， 了实现 对 电 火花加 工 问隙状 态 的 为 自动控 制 ， 必须 解决 以下 几个 基本 问题 ： 间隙平 均 电 压 如何 采集 ， 考 电压如 何 设置 ， 参 问隙状 态 如何读 取 等 等 ， 文 的关 键在 于如 何 实 现参 考 电压 的 自动 调 本
际加工 工艺参 数 和 当前 加 工 状 态 ， 以现 有 的 工艺 数
是 否存在 高频 分量 的检 测法来 进行 判断 。由于后 两
种控 制方 法稳 定性差 ， 在 已经较少 使用 ， 现 目前 运用
据资料 为基 础 ， 出 １种 利用 加 工 效 率 来 指 导参 考 提 电压 的最优 化 自动 调 整 ， 实现 间 隙状 态 控 制 的 方 以 法， 系统简 单可 靠且 成本低 ， 能够有效 地 提高加 工效 率 和加工 精度 。
能， 在传统 的参 考电 比较法 问隙状态控制 系统 中增 加 了参 考电压 调整模块 ， 构成 一个 闭环问 隙控 制系统 。根 据 加 Ｔ效率 的计算结果来 ｝动优化初 没的门槛 电压值 的设计思路 ， ｊ 可以提高控 制问隙状 态的精度 和效率 。 关键词 ： 电火花加工 ； 闭环 间隙控制 ； 最优化 自动调节
压 值 的情 况 下 加 工效 率 叼， 增 大初 始 参 考 电压 ， 若 叼
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释
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有所 提 高 ， 说明最 佳参 考 电压 比初 始参 考 电压大 ， 就 可 以用 调整后 的参 考 电 压 代 替初 始 参 考 电压 ； ７ 若 ７ 下 降 ， 明最 佳参 考 电压 比初 始参 考 电压小 ， 说 初始 参
（ ． ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｔｏ ｉｓＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｎｍａｈ ｎ ｎｖ ｒｉ ， ｎ ｈ ｎ ３ ０ １ Ｃ ｉａ １ Ｓ ｏｌｏ ｅ ａｒｎｅ ｎ ｉｅ ｒ ， ｅ ａ ｇＵ ｉｅｓ ｙ Ｎａ ｃ ａ ｇ３ ０ ３ ， ｈｎ ； ｃ ｎ ｔ
２ Ｊ ｎｘ Ｆｕｉ ＆ Ｃ ｍ ｅｃ ｏ ｅｅＮ ｎｈｎ ３ １０ Ｃ ｉａ ．ｉ ｇｉ ｏｒ ｍ ａ ｓ ｏ ｍ ｒｅＣ ｌ ｇ ， ａｅ ａｇ３０ ０ ， ｈｎ ） ｌ
整设 置 。
图 ３ 参 考 电压 调 整 原理 图
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２ 各 模 块 功 能 设 计
２ １ 间隙平 均 电压 的采集 ．
由于参 考 电压调 整 主要实 现对加 工效 率 的检 测
结 构框 图如 图 ４所 示 。
ｓ ℃８ Ｃ １ ９ ５１
对 间隙 平均 电压 检测 的 目的也 是用 来判 别 间隙 状态 ， 间隙平 均 电压 检 测 的精度 和速 度 直 接 影 响 到
间 隙控制 系 统 的控 制 精度 和响 应速 度 。本文 中对 采
集 到 的 间隙平 均 电压进 行 Ａ Ｄ转换 ， 换 后 的值 ／ 转 通 过 锁存 器进 行锁 存 ， 工业 控 制 计 算 机 读 取并 进 供
最 为广泛 的 是第一 类参 考 电压值 法 。
参 考 电压 自适 应 控制 的方法 有跟踪 间隙 电压 和
某一伺服参考电压的差值 Ａ Ｕ为零的点 以运动到最 佳放 电间隙 、登 山寻 优” “ 的方 法 实现 伺 服参 考 电
压 和脉 冲停歇 时 间 的优 化 ， 近期 数 控 系 统 的 自适 应 控 制研 究 的 主 流 方 向 为 现 代 控 制 技 术 如 神 经 网
花加 工 的工艺规 律 出发 ， 能 只顾 数 学 上 的 推 导 而 不 忽视 了工 艺规 律本 身 ， 因此 混 合 智 能控 制 理 论 的 发
展还需要 进一 步研 究 和探讨 。 针 对 电火 花 放 电加 工 的 工艺 特 点 ， 文 在传 统 本
电间 隙 的控 制 … 。 目前 常 用 的 间 隙检 测 方 法 从 原
的工 艺为 相近工 艺 时 ， 获 得 的初 始 参 考 电压 值 并 所 不 是最 佳参 考值 ， 是 由于 所选 择 的数 据库 数 据 资 但
料 和实 际加 工 的加工要 求 和加工 工艺 上有很 多 的相 似 之处 ， 以最佳 参 考 电压 值 应 该 在初 始 参 考 电压 所
压值的设定需要参考传统工艺数据库 。在加工过程 中 ， 考 电压 的调 整模块 计算 出相 应 的加 工效 率 ＇， 参 ７
考 电压 不做调 整 ， 反之亦 然 。采用 这种 方法调 体 框 图 司
Ｆｉ ． Ｏｖ ｒ ｌ ｄ ｓｇ ａ ｒ ｍ ｆｇ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｇ１ ｅ ａ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄｉｇ ａ ｏ ａ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
第 ３ 第 ３期 ４卷
２１ ０ ２年 ９月
南昌大学 学报 （ 工科版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ａｅａ ｇＵ ｉ ｒ ｔ（ ｎｉｅｒ ｇ＆ Ｔｃ ｎｌ ｙ ｏｒａ ｏ Ｎ ｎｈｎ ｎ ｅｓｙ Ｅ ｇ ｅ ｎ ｖ ｉ ｎ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ） ｏ
Ｖｏ． ４ Ｎ ． １３ ｏ ３
Ｓ ｔ２０１ ｅｐ ． ２
中 图 分 类 号 ：Ｐ ０ ． Ｔ ２２ ７ 文献标志码 ： Ａ
Ａ ｗ ｏ ｕ ｅ ｆ ｒ Ｇ ａ ａ ｔ ｔ ｎ ｒ ｌＳ ｓ ｅ ｆ ＥＤＭ Ｎｅ Ｍ ｄ ｌ ｏ ｓ Ｇ ｐ Ｓ ａ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ０
ＹＡＮ ｎ ， Ｙｉｇ ＧＵＯ ｉ —ｎ ， Ｌ ｅ ｅ ＺＨＯＮＧ ｎ － ｕ Ｍｅ ｇ ｈ ｉ
理 上 可 以分 为 三大类 ： 一类 是 采 用设 定 ２个 参 第 考 电压值 的方法 来 识 别 间 隙状 态 ； 二 类 是检 测 是 第 否有 击穿延 迟来 对 间 隙 状态 进 行 判 别 ； 三类 是 从 第
的 电火 花加 工 间隙状 态 检 测 技 术 的基 础 上 ， 根据 实
文 章 编 号 ：０ ６— ４ ６ ２ １ ）３— ２４— ４ １０ ０ ５ （０ ２ ０ ０ ６ ０
一
种 新 型 的 电 火 花 放 电加 工 间 隙 状 态 控 制 方 法
颜 颖 ， 烈 恩 ， 孟 辉 ，郭 － 钟
（． １ 南昌大学 机 电工程学 院， 江西 南昌 ３０ ３ ；． ３０ １２ 江西旅 游商贸职业学院 ， 西 南昌 ３ ００ ） 江 ３ １０ 摘要 ： 分析 了电火花放 电加１ 隙控制 系统功 能需求 ， 二 进行 了模 块化 总体结构 的设计 。为了实现 自动控制 功
收 稿 日期 ：０ ２— ２—１ ２１ ０ ６ 作者简介 ： 颜颖 （９ ４ ） 女 ， １８ 一 ， 讲师 。
１ 系统 总体 设计
图 １所示 为 电火花加 工 间隙状 态控 制系统 的模
块 化总体 结 构 图 。 当前 间 隙 平 均 电压 由 间 隙 平
引文格式：３ ２ —２ 钟孟辉． 颜额， ６７． （） 郭烈恩， 一种新型的电火花放电加工间隙状态控制方法［］南昌大学学报： Ｊ． 工科版， １， ２ ２３ ０ ４ ６４
与计算 ， 了不 过多 的 占用 上位 机 的资源 ， 以采 用 为 所 Ｓ Ｃ ９ ５ 为下 位 机 来 实现 。其 主要 包 含 定 时 部 Ｔ ８ Ｃ ２作 分 、 给脉 冲计数 部分 和单 片机 与 Ｄ Ａ转 换器 的接 进 ／ 口部分 等三 部分 组成 Ｊ参考 电压 调 整模 块 的硬 件 ，
在 电火花 放 电加 工 中 ， 具 电极 和工 件 之 间 的 工
络 ＿ 、 糊控 制 等 Ｊ神 经 网络 对 知识 的 抽 取 和 表 ４模 ，
达 比较 困难 ， 模糊 控 制 在 加 工 过程 中必 须 基 于 电火
放 电间 隙的控 制情 况直 接影 响到加 工精 度和 加工稳
定性 。由于 电火 花 放 电加 工 间 隙 的 直 接 检 测 很 困 难 ， 以可 以采用 检 测 放 电状 态 来 间 接地 实 现 对 放 所
：
第 ３期
颜颖 ， ： 等 一种新型 的电火 花放 电加 工间隙状 态控制方法
・６ ２ ５・
均 电压 采集 模块 采 集 ， 问隙 控 制 系 统将 其 得 到 的数
据 与参考 电压设 置模 块所 设置 的参 考 电压一 起送 入 间 隙状态 识别 模块 ， 过 比较这 ２个 电压 值 ， 别 当 通 识 前 间隙状 态 ， 使伺 服控 制 系统运 动 ， 中对 于 参考 电 其
Ａｂｓｒ ｔ： ｅ ＥＤＭ ａ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｕ ｃｉ ｎ ｌｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｌ ｔ ａｃ Ｔｈ ｇ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ｆ ｎ ｔ ａ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐｅ ， ｎ ｈ ｖ ｒ ｌ ｏ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｄ ａ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ．Ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｕ ｏ ｔ ｏ ｒ ｌ ｆ ｃｉｎｓ ｔ ｅ ａ ｔｃｅ ｉ ｈ ａ ｔｔ ｆ ｔｕ ｔ ｒ ｆｍｏ ｕｌｒ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｃ ｉｒ ａ ｔ ｍａｉ ｃ ｎｔｏ ｕｎ ｔｏ ， ｈ ｒｉｌ ｎ ｔ ｅ ｇ ｐ ｓａｅ ｏ ｃ
并 根据 叼对 参 考 电压 值 进行 调整 ， 以此 形 成 一个 闭 环 控制 系统 。最后 ， 系统 将 此 次 加 工 的 相关 数 据 添 加 到用 户工 艺 数据库 ， 以供下 次加 工调 用 。
工 业 控 制 计 算 机 Ｉ Ａ总 线 Ｓ
值 附近 。 因此 本 文采用 通过 检测 不 同参 考 电压值情
ｃｍｐｒｔ ｅｏ ｆ ｅｃ ｏｔ ｅａｊｓ ｎ ｏ ｕｅｉ ｅｃｎｒｌ ｙｔｍ，ｏ ｓｔｔ ａｃ ｓｄｌ ｐｃｅｒｎ ｅｃｎｒｌ ｏ ａａ ｖ ｆ ｅｅ ｎ ｅｖｌ ｇ ｄｕｔ ｔ ｄ ｌ ｎｔ ｏ ｔ ｓ ｉ ｒ ｒ ａ ｍｅ ｍ ｈ ｏ ｓ ｅ ｃｎｔｕｅ ｌ ｅ — ｏ ｌ ａ ｃ ｏ ｔ ｉ ｏ ｏ ａ ｏ
ｓ ｓ ｍ． ｕ ｏ ｔ ａｌ ｐ ｉ ｚ ｈ ｎ ｔ ｌ ｔｒ ｓ ｏ ｄ ｖ ｌ ｇ ａｕ ｆｔ ｅ ｉ ｅ ， ｉｈ ｃ ｎ ｉ ｒ ｖ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｙｔ ｅ Ａ ｔｍａ ｉ ｌ ｏ ｔ ｃ ｙ ｍｉｅ ｔ ｅ ｉ ｉ ａ ｈ ｅ ｈ ｌ ｏｔ ｅ ｖ ｌｅ ｏ ｈ ｄ ａ ｗｈ ｃ ａ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｉ ａ ｅｆ ｉｎ ｙ ｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｔｔ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅ ｃ ｌｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｆ ｃｅ ｃ ． ｆ ｃ ｅ ｃ ｆ ｈ ｏ ｔ ｐ ｓａｅ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｔ ａ ｃ ｌｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｅｆ ｉｎ ｙ ｉ ｔ ｏ ｇ ｏ ｈ ｏ ｓ ｈ ｉ Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｍ ； ｌｓ ｄ ｌｏ ａ ｔ ｔ ｏ ｔ ｌ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｓ ｒ ｒ ｇ ｌ ｔ ｎ ｙ Ｗ ｒ ｓ ＥＤ ｃ ｏ ｅ —ｏ ｐ ｇ ｐ ｓ ｅ ｃ ｎ ｒ ； ｐ ｉ ａ ｉ ｅ －ｅ ｕ ａ ｉ ａ ｏ ｍｉ ｏ ｆ ｏ
况 下 的加工效 率方 法 ， 初 始 参 考 电压 值 进 行 细微 对 的调 整 以得 到最佳 参考 电压 。
２ ２ １ 参 考 电压调 整模块 的硬 件设 计 ． ．
参考 电压 自动 调整模 块将 根据 时序 电路 中的采
样 次 数和伺 服 系统 的移 动距 离 ， 算 在 不 同参 考 电 计