2.1 数控火花机控制系统硬件设计

2.1.1数控火花机间隙电压、间隙状态检测电路

常用的数控火花机间隙伺服系统是把间隙电压经过变频转换后变成与电压值相对应的一定频率的脉冲，经过驱动后送给位置控制单元，进行进给或回退运动。由于放电间隙状态非常复杂，间隙电压瞬时变化，变频伺服系统往往容易引起振荡，加工效率低，且对机床设计的刚性要求很高，可操作性差，而且不易实现数控加工。我们采用实时检测间隙电压、间隙状态，依靠软件来判断放电间隙的加工状态，并设置一定的加工允许范围，使伺服系统不会因检测到一偶然低于经验短路或拉弧电压的电压值时就作回退动作，并使加工能在一较稳定状态下持续进行，提高了加工效率，同时降低了对工艺经验的依赖性。

间隙电压检测电路包括间隙电压的采样、整形放大、与基电压（门槛电压）的比较以及A/D转换和数据锁存等。其中采样定时时钟是由555定时电路提供的，时钟周期为5μs。即每隔5μs对间隙电压作一次取样。数控火花机模数转换后给锁存器和采样保持器发出使能信号，使采用保持器采出当前电压值同时锁存器把上次的转换数据进行锁存等待计算机读取。
数控火花机放电间隙的状态可简单分为三种：短路、正常加工、开路。通过标定放电间隙三种状态的电压临界值，就能让计算机自动工作，同时在设定的临界值附近依靠实时检测的间隙电压不断修正临界值，使间隙放电状态对应电压临界值不断适应实际的放电条件，最终得出满足条件的较优的电压临界值。不仅使

加工正常、安全而又可靠地进行，同时也较大幅度地提高了加工生产率。临界电压值的设定如下：当实际间隙没有加电时，输出的数字量对应的为开路状态的间隙电压极限值；让放电间隙的两极短接，计算机读出的数字量就为放电间隙短路情况的极限值（相对于给定的间隙门槛电压而言）。然后根据实际工艺经验给出实际加工状态的允许波动域，通过这些工作就可以标定出针对某个门槛电压值的放电间隙各放电状态的检测值，通过程序的逻辑判断转入相应的程序段进行进给、回退或原位加工处理。