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。