2.1 數(shù)控火花機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1.1數(shù)控火花機(jī)間隙電壓、間隙狀態(tài)檢測(cè)電路

常用的數(shù)控火花機(jī)間隙伺服系統(tǒng)是把間隙電壓經(jīng)過(guò)變頻轉(zhuǎn)換后變成與電壓值相對(duì)應(yīng)的一定頻率的脈沖，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后送給位置控制單元，進(jìn)行進(jìn)給或回退運(yùn)動(dòng)。由于放電間隙狀態(tài)非常復(fù)雜，間隙電壓瞬時(shí)變化，變頻伺服系統(tǒng)往往容易引起振蕩，加工效率低，且對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)的剛性要求很高，可操作性差，而且不易實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。我們采用實(shí)時(shí)檢測(cè)間隙電壓、間隙狀態(tài)，依靠軟件來(lái)判斷放電間隙的加工狀態(tài)，并設(shè)置一定的加工允許范圍，使伺服系統(tǒng)不會(huì)因檢測(cè)到一偶然低于經(jīng)驗(yàn)短路或拉弧電壓的電壓值時(shí)就作回退動(dòng)作，并使加工能在一較穩(wěn)定狀態(tài)下持續(xù)進(jìn)行，提高了加工效率，同時(shí)降低了對(duì)工藝經(jīng)驗(yàn)的依賴性。

間隙電壓檢測(cè)電路包括間隙電壓的采樣、整形放大、與基電壓（門(mén)檻電壓）的比較以及A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)鎖存等。其中采樣定時(shí)時(shí)鐘是由555定時(shí)電路提供的，時(shí)鐘周期為5μs。即每隔5μs對(duì)間隙電壓作一次取樣。數(shù)控火花機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換后給鎖存器和采樣保持器發(fā)出使能信號(hào)，使采用保持器采出當(dāng)前電壓值同時(shí)鎖存器把上次的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存等待計(jì)算機(jī)讀取。
數(shù)控火花機(jī)放電間隙的狀態(tài)可簡(jiǎn)單分為三種：短路、正常加工、開(kāi)路。通過(guò)標(biāo)定放電間隙三種狀態(tài)的電壓臨界值，就能讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)工作，同時(shí)在設(shè)定的臨界值附近依靠實(shí)時(shí)檢測(cè)的間隙電壓不斷修正臨界值，使間隙放電狀態(tài)對(duì)應(yīng)電壓臨界值不斷適應(yīng)實(shí)際的放電條件，最終得出滿足條件的較優(yōu)的電壓臨界值。不僅使

加工正常、安全而又可靠地進(jìn)行，同時(shí)也較大幅度地提高了加工生產(chǎn)率。臨界電壓值的設(shè)定如下：當(dāng)實(shí)際間隙沒(méi)有加電時(shí)，輸出的數(shù)字量對(duì)應(yīng)的為開(kāi)路狀態(tài)的間隙電壓極限值；讓放電間隙的兩極短接，計(jì)算機(jī)讀出的數(shù)字量就為放電間隙短路情況的極限值（相對(duì)于給定的間隙門(mén)檻電壓而言）。然后根據(jù)實(shí)際工藝經(jīng)驗(yàn)給出實(shí)際加工狀態(tài)的允許波動(dòng)域，通過(guò)這些工作就可以標(biāo)定出針對(duì)某個(gè)門(mén)檻電壓值的放電間隙各放電狀態(tài)的檢測(cè)值，通過(guò)程序的邏輯判斷轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序段進(jìn)行進(jìn)給、回退或原位加工處理。