一种振动放电加工方法

摘要

一种振动放电加工方法，其特征在于包括有如下步骤：(1)在电极和工件之间加一辅助电源，在一个振动周期内，振动的电极与工件之间在接触瞬间和分离瞬间会分别产生一个接触突变信号和一个分离突变信号；(2)采样电路以接触突变信号或者分离突变信号为采样信号，经信号隔离处理后，作为触发信号传送给放电脉冲发生电路；(3)放电脉冲电路经延时时间ΔT后，产生主脉冲；(4)主脉冲加在电极和工件之间，使得电极和工件在产生加工间隙的时间间隔内放电。本发明对电极和工件能产生放电间隙的时刻有一个准确的检测，保证加到电极与工件之间的脉冲都是有效的脉冲，使脉冲可以在最佳的工作间隙时放电，降低设备功耗，达到最佳的放电效率。

权利要求

1.一种振动放电加工方法，其特征在于包括有如下步骤：

(1)、在工具电极和工件之间加一辅助电源，振动的工具电极与工件接触时会产生反弹间隙，产生信号电流的断续现象，在一个振动周期内，振动的工具电极与工件之间在接触瞬间和分离瞬间会分别产生一个接触突变信号和一个分离突变信号；

(2)、采样电路以所述的接触突变信号或者分离突变信号为采样信号，经信号隔离处理后，作为触发信号传送给放电脉冲发生电路；

(3)、所述的放电脉冲发生电路经过预先设定的延时时间△T后，产生一个设定宽度的主脉冲；

(4)、所述的主脉冲经功率放大后加在所述工具电极和工件之间，使得所述工具电极和工件在产生加工间隙的时间间隔内放电。

2.根据权利要求1所述的振动放电加工方法，其特征在于：所述的辅助电源为低压小电流的直流电源。

3.根据权利要求1或2所述的振动放电加工方法，其特征在于：所述步骤(2)中的信号隔离采用光电隔离或电磁隔离。

说明书

一种振动放电加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种振动放电加工方法。

背景技术

[0002] 目前，常见的放电加工方法通常有以下两种：一种是利用自控系统伺服控制电极与工件的放电间隙，使电脉冲能够持续稳定的在介质（水或煤油）中放电腐蚀加工，例如，一般的电火花加工机床就属于这类放电加工方法；另一种是利用振动的电极碰到工件产生的反弹间隙，将脉冲电源的两极分别接在工件与电极上，在两者的振动间隙中进行放电腐蚀加工。

[0003] 对于第一种利用自控系统伺服控制电极与工件的放电间隙进行放电腐蚀加工的方法，其设备相对位置固定，可移动性差，多用于加工较大体积和规模的产品；而对于第二种利用振动的电极碰到工件产生的反弹间隙进行放电腐蚀加工的方法，其设备可移动性强，使用更为灵活，适用于各种需要手工操作的场合，能满足模具和某些精细产品的放电整形需求。

[0004] 现有技术中，针对上述第二种放电腐蚀加工方法（利用工件和电极的振动碰触放电），由于电极的振动参数是不确定的，使得从振动源产生振动到电极接触工件的时间也不是一个常数，一般这类放电设备的脉冲都是随机并持续加在电极与工件之间的，脉冲电源频率与电极振动频率无法达到同步（同步后反而会使放电更加不稳定），因此，采用现有技术的振动放电方法进行放电腐蚀加工的设备普遍存在以下问题：首先，由于脉冲电压始终加在电极与工件之间，人体同时碰到两极会有电击感，造成使用不安全；其次，由于脉冲信号与振动频率的不同步，在放电腐蚀过程中，会有很多脉冲因为振动间隙过小而被短路，或者因为振动间隙过大而不能正常放电，这就使得设备的功耗增加，能源利用率降低，放电效率低。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能有效降低设备功耗、放电效率高且使用更加安全可靠的振动放电加工方法。

[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种振动放电加工方法，其特征在于包括有如下步骤：

[0007] (1)、在工具电极和工件之间加一辅助电源，振动的工具电极与工件接触时会产生反弹间隙，产生信号电流的断续现象，在一个振动周期内，振动的工具电极与工件在接触瞬间和分离瞬间会分别产生一个接触突变信号和一个分离突变信号；

[0008] (2)、采样电路以所述的接触突变信号或者分离突变信号为采样信号，经信号隔离处理后，作为触发信号传送给放电脉冲发生电路；

[0009] (3)、所述的放电脉冲发生电路经过预先设定的延时时间△T后，产生一个设定宽度的主脉冲；

[0010] (4)、所述的主脉冲经功率放大后加在所述工具电极和工件之间，使得所述工具电极和工件在产生加工间隙的时间间隔内放电。

[0011] 为了便于实现，方便电路设计和信号采样，作为优选，所述的辅助电源以低压小电流的直流电源为佳。该辅助电源也可以为交流电源，但是对于突变信号采样的实现就会较为复杂，增加电路设计的难度。辅助电源只起到采集突变信号的作用，该辅助电源的电压应尽可能的小，以减少辅助电源产生的信号电流对放电电流的影响。

[0012] 为了避免信号干扰，保证放电电路的正常工作，作为优选，所述步骤(2)中的信号隔离采用光电隔离或电磁隔离。

[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于：用一个辅助低压小电流加在电极与工件之间，利用工具电极和工件在接触或分离的瞬间产生的突变信号，触发放电脉冲电路产生一个脉冲进行放电，相比于传统随机产生脉冲的放电方式，本发明对工具电极和工件能够产生放电间隙的时刻有一个准确的检测，当工具电极与工件为分离状态或达到一个合适的工作间隙时，放电脉冲电路就产生脉冲，其余时间电路不产生脉冲，这样能够保证在每个振动周期内，加到电极与工件之间的脉冲都是有效的脉冲，使脉冲可以在最佳的工作间隙时放电，降低设备功耗，达到最佳的放电效率；

[0014] 另外，由于电极与工件之间只有在分离的短时间内才加脉冲，平时电极与工件间没有电压，即使在脉冲放电时，由于间隙距离很小，放电回路的大部分电压都落在内部的限流电阻上，人体同时碰到电极与工件时基本没有电击感，提高了操作人员的使用可靠性和安全性。

附图说明

[0015] 图1为实现本发明实施例的振动放电加工方法的电路原理框图。

具体实施方式

[0016] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0017] 本实施例的放电加工方法为一种利用振动产生的反弹间隙进行放电腐蚀加工的方法，脉冲电源的两极分别接在工件与电极上，当振动的电极碰到工件时会产生反弹间隙，信号电流产生断续现象，采集电流断续过程中的突变信号，从而确定脉冲放电的精确时间。

[0018] 具体地，本实施例的振动放电方法包括有如下步骤：

[0019] (1)、在工具电极和工件之间加一辅助电源，在一个振动周期内，振动的工具电极与工件会在接触瞬间（起始接触点）和分离瞬间（开始分离点）分别产生一个接触突变信号和一个分离突变信号；

[0020] (2)、通过采样电路以接触突变信号或者分离突变信号作为采样信号，该采样信号经信号隔离处理后，作为一个触发信号送入放电脉冲发生电路；

[0021] (3)、放电脉冲发生电路经过预先设定的延时时间△T后，产生一个设定宽度的主脉冲；

[0022] (4)、将主脉冲经功率放大加在工具电极和工件之间，使得工具电极和工件在产生加工间隙的时间间隔内放电。

[0023] 上述步骤中，其中步骤(1)中的辅助电源可以为直流电源，也可以为交流电源，辅助电源的电压尽可能的小于产生主脉冲的电源电压，以防止辅助电源加到工具电极与工件后产生脉冲放电现象；为简化电路结构，使得电路更加容易实现，本实施例的辅助电源采用电压为+5V的低压小电流直流电源，当振动的工具电极和工件接触时，两者之间短路，产生一个信号电流，当振动电极和工件分离时，两者之间断路，信号电流断开。

[0024] 为了避免主脉冲信号对采样信号的干扰，步骤(2)中的采样信号必须要经过信号隔离处理后，再送入放电脉冲发生电路，这里的信号隔离处理可以采用光电隔离或电磁隔离的方式实现。

[0025] 步骤(3)中的延时时间△T通常可以根据振动幅度来预先设定，延时时间△T的大小则根据采样电路所取的不同采样信号决定，在一个振动周期内，当以接触突变信号（该突变信号发生在振动的工具电极与工件的接触瞬间）为采样信号时，延时时间△T要至少大于工具电极与工件的接触时间，同时小于一个振动周期的时间；当以分离突变信号（该突变信号发生在振动的工具电极与工件的分离瞬间）为采样信号时，延时时间△T要小于工具电极与工件的分离时间，以使得放电脉冲能够发生在工具电极与工件产生加工间隙的时刻。

[0026] 本实施例通过在工具电极与工件之间加入一个低压小电流的辅助电源，利用振动的工具电极和工件在接触或分离的瞬间产生的突变信号，触发放电脉冲电路产生一个脉冲进行放电，这个突变信号通过信号隔离处理（光耦或变压器）传送到放电脉冲发生电路，能够产生一个设定宽度的主脉冲，由于排屑的原因，有时还需要将经过信号隔离处理后的突变信号再进行整形分频，然后经功率放大后再加到工具电极与工件之间；

[0027] 由于工具电极与工件的接触时间或分离时间可以根据电极的振动幅度确定，因此，可以预先设定工具电极与工件从接触瞬间（或分离瞬间）到主脉冲加到工具电极与工件产生工作间隙的延时时间△T，以使主脉冲加在工具电极与工件达到最佳工作间隙的时刻进行放电，达到最佳的放电效果。

[0028] 本实施例的突变信号只产生在工具电极与工件的开始接触瞬间和开始分离瞬间（一个振动周期内），通过这两个突变信号，能够精确的获取振动的工具电极与工件的接触时刻和分离时刻，相应地，放电脉冲电路就以工具电极与工件的接触瞬间和分离瞬间中任何一个瞬间产生的突变信号作为触发信号，在振动周期内的某一时刻产生放电脉冲，而不是在整个振动周期内都连续发送脉冲，使得放电脉冲更有针对性，降低了设备功耗，提高了能源利用率。

[0029] 由于在一个振动周期内，只有当工件与工具电极产生反弹间隙的时间内，脉冲功率管才导通，其余时间内脉冲功率管不导通，这样工具电极与工件间上就不会产生持续的电压，即使在工具电极与工件接触的脉冲放电期间，由于工具电极与工件产生的工作间隙实际距离是很小的，只要在放电回路中设定合适的限流电阻，则放电时的大部分电压也都落在限流电阻上，若人体同时碰到工具电极与工件，基本上不会有电击感，提高了操作者的使用安全性。另外，如果工具电极与工件在振动过程中发生短路（两者之间保持持续接触）现象，则此时信号电流不会产生突变信号，也不会触发脉冲功率管导通，工具电极和工件之间也不会产生脉冲电流，由此可以降低设备功耗，提高电能利用率。

[0030] 相比于传统随机连续产生脉冲的放电方式，本实施例对工具电极和工件产生加工间隙的时间点能够有一个准确的检测，保证在每个振动周期内，加到电极与工件之间的脉冲都是有效的脉冲，使脉冲可以在最佳的工作间隙时放电，达到最佳的放电效率。

[0031] 如图1所示，为利用本实施例的放电加工方法实现的放电装置的功能框图，该放电装置包括有工件1、工具电极2、振动源3、主电源4、辅助电源5、脉冲功率放大电路6、信号采样电路7、隔离电路8、信号整形和延时电路91、脉冲信号发生电路92，其中，工具电极2通过振动源3驱动实现和工件1之间的振动接触，主电源4通过限流电阻41和脉冲功率放大电路6加在工件1和工具电极2上形成脉冲放电回路，而加在工件1和工具电极2之间的辅助电源5，则能够在工具电极2和工件1的接触瞬间或分离瞬间产生突变信号，突变信号经过隔离电路8处理，再经信号整形和延时电路91后能够触发脉冲信号发生电路92产生脉冲放电，功率放大电路6用于放大由脉冲信号发生电路产生的脉冲信号。该放电装置的具体控制电路可以通过现有技术中的各种电路结构实现，其电路结构不是本实施例所要保护的内容，在此不作赘述。