2.1 數(shù)控火花機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1.1數(shù)控火花機間隙電壓、間隙狀態(tài)檢測電路

常用的數(shù)控火花機間隙伺服系統(tǒng)是把間隙電壓經(jīng)過變頻轉(zhuǎn)換后變成與電壓值相對應(yīng)的一定頻率的脈沖，經(jīng)過驅(qū)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(tài)非常復(fù)雜，間隙電壓瞬時變化，變頻伺服系統(tǒng)往往容易引起振蕩，加工效率低，且對機床設(shè)計的剛性要求很高，可操作性差，而且不易實現(xiàn)數(shù)控加工。我們采用實時檢測間隙電壓、間隙狀態(tài)，依靠軟件來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)不會因檢測到一偶然低于經(jīng)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(wěn)定狀態(tài)下持續(xù)進行，提高了加工效率，同時降低了對工藝經(jīng)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(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)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(shù)控火花機模數(shù)轉(zhuǎn)換后給鎖存器和采樣保持器發(fā)出使能信號，使采用保持器采出當(dāng)前電壓值同時鎖存器把上次的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行鎖存等待計算機讀取。
數(shù)控火花機放電間隙的狀態(tài)可簡單分為三種：短路、正常加工、開路。通過標(biāo)定放電間隙三種狀態(tài)的電壓臨界值，就能讓計算機自動工作，同時在設(shè)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(tài)對應(yīng)電壓臨界值不斷適應(yīng)實際的放電條件，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、安全而又可靠地進行，同時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)實際間隙沒有加電時，輸出的數(shù)字量對應(yīng)的為開路狀態(tài)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(shù)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(jù)實際工藝經(jīng)驗給出實際加工狀態(tài)的允許波動域，通過這些工作就可以標(biāo)定出針對某個門檻電壓值的放電間隙各放電狀態(tài)的檢測值，通過程序的邏輯判斷轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序段進行進給、回退或原位加工處理。