電火花機床放電間隙狀態檢測方法及工作原理 1 高頻檢測法 高頻檢測法是通過間隙電壓上高頻分量的檢測來區分火花放電與電弧放電。在火花放電時，間隙電壓存在著強而穩定的高頻分量（頻率從幾兆到幾十兆）；而電弧放電時，間隙電壓的高頻分量很弱，甚至不存在。因此可將間隙電壓上的高頻信號進行提取、放大、比較，作為區分火花放電和電弧放電的依據。這種方法不僅可區分火花放電和電弧放電，還可將電弧放電進一步區分為穩定電弧放電或是過渡電弧放電，但難以對單個脈沖的放電狀態進行判斷，且電路復雜、穩定性較差。 2 擊穿延時法 擊穿延時法是根據火花放電時存在一定的擊穿延時時間，而電弧放電時一般沒有擊穿延時時間而設計的。盡管它不能區分過渡電弧放電與穩定電弧放電，并且對單個脈沖內出現的放電狀態轉換不能有效地區分，但其優點是可對單個脈沖的放電狀態進行判別，且檢測電路為數字電路，抗干擾性及穩定性都很好，與電火花加工機床上的計算機控制系統連接也很方便。 3 設置門檻電壓法 從前面放電間隙狀態鑒別中可看到，正常火花放電與穩定電弧放電的單個脈沖是在實驗室里被極精密的儀器測出來的。在實際應用中會出現各種干擾，正常火花放電和穩定電弧放電的電壓、電流特性相似，難以區分。而且，即便被測到也沒有標準可讓計算機識別。采用設置門檻電壓法可解決這個問題。 設置一個參考電壓，介于電弧放電與火花放電之間。用放大器線性方法檢測火花放電和電弧放電的電壓值，利用光電耦合器使它們呈現正比關系。在正常放電電壓時，光電耦合器（GD）基本處于截止，在電弧放電時基本處于飽和。如圖 所示設置參考電平 Uref1。設置門檻電壓法由此得名。由于光電耦合器的作用，不僅是正常火花放電和穩定電弧放電的判別變得簡單，電路簡化，還可大大抑制電路干擾，將機床強電系統與數字系統*隔離分開。
圖 正常火花放電脈沖與電弧脈沖在光電耦合后輸出的波形
a——正常火花放電脈沖輸出, b——電弧脈沖輸出
加工中，放電兩極的脈沖電壓值很高，達幾十伏到幾百伏，必須預處理電路對間隙電壓分壓。將衰減后的間隙電壓通過光電隔離、運算放大后再輸入到采樣電路中。由于從安全角度考慮，電火花加工機床的一個電極接地，接地線又和交流電源的中線相通，因而除空間電磁場的耦合外，還有地線的直接耦合。EDM 放電間隙不僅是加工區，也是一個很強的高頻電磁場干擾源，其頻帶范圍以10～60MHzzui強，實驗證明，在zui大電流的精加工中系統的干擾zui強。要使 A/D 采樣不會受到干擾，達到強電與弱電的隔離，放電間隙狀態檢測接口電路中的隔離采用線形光電隔離技術。 控制的目的是在穩定加工下盡量保持火花放電狀態。前面把放電過程描述為四種基本狀態：正常火花放電、穩定電弧放電、短路、開路。定時記錄放電狀態出現的時間，即用時間百分比反映這四種狀態及其組合： 空載率：Ψd＝Σtd/Σti100% 火花放電率：Ψe＝Σte/Σti100% 穩定電弧率：Ψa＝Σta/Σti100% 短路率：Ψs＝Σts/Σti100% 式中 ti——脈寬 td——空載時間 te——火花放電時間 ta——穩定電弧時間 ts——短路時間 這四種基本狀態只有正常火花放電具有蝕除能力，其余對蝕除材料沒有作用。因此控制目標是：在穩定加工前提下，盡量提高火花放電率Ψe。由于放電時間極短（10-7～10-3s），采樣到單個脈沖內電壓波形的變化非常困難，實用意義不大，于是用定量脈沖數與正常火花放電數的比值作為控制伺服參考電壓的參量，將監控的輸入參量確定為穩定加工時單位脈沖出現的火花放電次數。
