2.1 數控火花機控制系統硬件設計

2.1.1數控火花機間隙電壓、間隙狀態檢測電路

常用的數控火花機間隙伺服系統是把間隙電壓經過變頻轉換后變成與電壓值相對應的一定頻率的脈沖，經過驅動后送給位置控制單元，進行進給或回退運動。由于放電間隙狀態非常復雜，間隙電壓瞬時變化，變頻伺服系統往往容易引起振蕩，加工效率低，且對機床設計的剛性要求很高，可操作性差，而且不易實現數控加工。我們采用實時檢測間隙電壓、間隙狀態，依靠軟件來判斷放電間隙的加工狀態，并設置一定的加工允許范圍，使伺服系統不會因檢測到一偶然低于經驗短路或拉弧電壓的電壓值時就作回退動作，并使加工能在一較穩定狀態下持續進行，提高了加工效率，同時降低了對工藝經驗的依賴性。

間隙電壓檢測電路包括間隙電壓的采樣、整形放大、與基電壓（門檻電壓）的比較以及A/D轉換和數據鎖存等。其中采樣定時時鐘是由555定時電路提供的，時鐘周期為5μs。即每隔5μs對間隙電壓作一次取樣。數控火花機模數轉換后給鎖存器和采樣保持器發出使能信號，使采用保持器采出當前電壓值同時鎖存器把上次的轉換數據進行鎖存等待計算機讀取。
數控火花機放電間隙的狀態可簡單分為三種：短路、正常加工、開路。通過標定放電間隙三種狀態的電壓臨界值，就能讓計算機自動工作，同時在設定的臨界值附近依靠實時檢測的間隙電壓不斷修正臨界值，使間隙放電狀態對應電壓臨界值不斷適應實際的放電條件，最終得出滿足條件的較優的電壓臨界值。不僅使

加工正常、安全而又可靠地進行，同時也較大幅度地提高了加工生產率。臨界電壓值的設定如下：當實際間隙沒有加電時，輸出的數字量對應的為開路狀態的間隙電壓極限值；讓放電間隙的兩極短接，計算機讀出的數字量就為放電間隙短路情況的極限值（相對于給定的間隙門檻電壓而言）。然后根據實際工藝經驗給出實際加工狀態的允許波動域，通過這些工作就可以標定出針對某個門檻電壓值的放電間隙各放電狀態的檢測值，通過程序的邏輯判斷轉入相應的程序段進行進給、回退或原位加工處理。