高速往复走丝电火花线切割加工工作液寿命在线快速判定方法

摘要

一种高速往复走丝电火花线切割加工工作液寿命在线快速判定方法，其特征是：首先，通过采样电路定期采集一个采样周期内空载电流脉冲数或（短路+放电）电流脉冲数；其次，计算出空载电流脉冲数或（短路+放电）电流脉冲数占一个采样周期内的脉冲的比例：第三，根据所得比例进行如下处理：如果空载脉冲比例≤10%或（短路+放电）脉冲比例大于≥70%，则表示工作液工作正常；如果空载脉冲比例介于10%～20%或（短路+放电）脉冲比例介于60%～70%之间，则表示可通过调整切割参数使切割正常进行；如果空载脉冲比例＞20%或（短路+放电）脉冲比例＜60%则表示工作液失效需进行更换。本发明简单易行，实时性好，准确率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电火花切割加工技术，尤其是一种电火花线切割加工用电解液工作状态判别技术，具体地说是一种高速往复走丝电火花线切割加工工作液寿命在线快速判定方法。

背景技术

    目前，高速往复走丝电火花线切割是具有中国特色的电火花加工技术，其放电介质的使用经历了从煤油、普通乳化液、线切割专用乳化液及合成工作液等不同的发展阶段。目前，国内市场上普遍使用的工作液可分为三种，即油基乳化液、水基合成液和复合工作液。工作液的特性直接影响到切割速度、加工表面质量、加工工件厚度、加工精度以及加工的稳定性等工艺指标。而工作液的性能又与其成分、浓度和脏污程度等有关。在目前的加工条件下，工作液在使用过程中其性能的变化是不可控的，这样的结果将导致切割状态的判断主要依靠经验进行。因此寻找工作液失效的表征指标，以便及时监控工作液状态，已成为急需解决的问题，并且这也是高速走丝电火花线切割机床向进一步可控化发展的需要。

    在生产中，有经验的操作人员都是根据自己的经验或通过效率降低来判断工作液是否失效，这种方法可操作性很低。也有一些研究人员，从工作液的本身出发，研究了工作液的电导率、浓度、PH值和黏度等，以便找出工作液失效与哪些因素有关，从而希望能够通过更科学的方法来判断工作液是否失效。经过相关人员的研究发现浓度、PH值以及黏度随着工作液的长时间使用，其变化值较小，不能用以做为判断工作液失效的指标。虽然通过复合工作液电导率的变化，人们可以判断工作液是否失效，但是市面上的工作液成分各不相同，并且各地水质不同，品种不同，使用浓度也不同，因此不同的工作液的电导率也是各不相同。所以用电导率来作为检验工作液失效与否，其通用性不好，所以也不是未来作为检测工作液失效的最有效的办法。    

发明内容

本发明的目的是针对目前工作液判别主要依靠人工根据浓度、PH值以及黏度进行判别，造成判断准确性差、具有延时性，往往要在切割件质量出现问题时才会主动进行判别，不能实现反映切割加工状态等问题，发明一种能实时反映工作液状态且能自动报警或提示的高速往复走丝电火花线切割加工工作液寿命在线快速判定方法。

本发明的技术方案是：

一种高速往复走丝电火花线切割加工工作液寿命在线快速判定方法，其特征是它包括以下步骤：

    首先，通过采样电路定期采集一个采样周期内空载电流脉冲数或（短路+放电）电流脉冲数；

     其次，计算出空载电流脉冲数或（短路+放电）电流脉冲数占一个采样周期内的脉冲的比例：

    第三，根据所得比例进行如下处理：

    如果空载脉冲比例≤10%或（短路+放电）脉冲比例大于≥70%，则表示工作液工作正常；

    如果空载脉冲比例介于10%～20%或（短路+放电）脉冲比例介于60%～70%之间，则表示可通过调整切割参数使切割正常进行；

    如果空载脉冲比例＞20%或（短路+放电）脉冲比例＜60%则表示工作液失效需进行更换。

当空载脉冲比例介于10%～20%或（短路+放电）脉冲比例介于60%～70%之间时系统自动显示提示。

当空载脉冲比例＞20%或（短路+放电）脉冲比例＜60%则系统自动报警提示。

所述的工作液为油基型乳化液、水基合成液和复合型工作液。

本发明的有益效果：

申请人经过大量实验发现，线切割正常加工时，有效电流放电的概率为80%以上，而空载和短路的概率大约为5-10%。因此工作液寿命的降低体现出的就是切割的效率降低，也就是脉冲利用率降低。

本发明方法简便易行，并且是从放电机理角度来判断工作液的失效行为，十分科学，并只需在原有的控制电路中增加一个电流脉冲采样电路加上简单的比较计算程序，即可判断工作液是否失效，能大幅度提高线切割加工的自动化水平，为下一步自动不停机更换工作液奠定了基础。

本发明适用范围广，其原理对现有的电火花加工所用到的工作液都适合。

本发明有利于提高加工速度和加工质量，减少断丝等加工故障的发生，可延长无故障工作时间，延长电极丝的使用寿命。

附图说明

    图1是现有的金属材料电火花加工三种放电状态示意图。

图2本发明的空载脉冲检测流程图。

图3本发明的空载（短路+放电）电流采样系统的结构框图示意图。

图4表示工作液失效前后脉冲概率检测波形图。其中：图4a加工起始阶段波形，脉冲利用率>90%；图4b工作液失效时段波形，脉冲利用率约为50%。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

    如图1-4所示。

一种高速往复走丝电火花线切割加工工作液寿命在线快速判定方法，它包括以下步骤：

    首先，通过采样电路（如图3）定期（可自行设定，如间隔1分钟、3分钟、5分钟、10分钟或以上）采集一个采样周期内空载电流脉冲数或（短路+放电）电流脉冲数；

     其次，计算出空载电流脉冲数或（短路+放电）电流脉冲数占一个采样周期内的脉冲的比例：

    第三，根据所得比例进行如下处理：

    如果空载脉冲比例≤10%或（短路+放电）脉冲比例大于≥70%，则表示工作液工作正常；

    如果空载脉冲比例介于10%～20%或（短路+放电）脉冲比例介于60%～70%之间，则表示可通过调整切割参数使切割正常进行，系统自动提醒操作人员进行参数调整；系统进入下一个采样周期再次进行采样计数判别；

    如果空载脉冲比例＞20%或（短路+放电）脉冲比例＜60%则表示工作液失效需进行更换，系统自动提醒操作人员更换工作液。

    系统自动重复以上过程，直到加工结束，如图2所示。

    本发明的工作液可为油基型乳化液、水基合成液或复合型工作液。

本发明的工作原理是：

本发明以脉冲电流信号为采样信号，通过取样电路在采样周期内对空载或短路+放电的电流脉冲出现概率进行采集得到空载或短路+放电的电流脉冲概率，并用数码管显示出来，从而可方便、直观的知道其加工状态，如图1所示；采样空载或短路+放电的电流脉冲概率指产生空载或短路+放电的电流的脉冲的个数占采样周期总脉冲个数的百分比；采用微处理器对采样空载或短路+放电的电流脉冲概率进行计算、存储和显示，将采样空载或短路+放电的电流脉冲概率与所设定的概率进行比较，根据其显示的加工状态，调节机床的电参数，使其维持在最佳的切割状态。当在一段时间内，空载或短路+放电的电流脉冲概率占总脉冲的比例达到某一设定比例时，仪器将发出提示信号，再由操作人员进一步判断是否需要更换工作液。

    根据电火花线切割加工试验可知，在放电状况较好的情况下，正常放电脉冲比例一般为80%左右，空载脉冲比例为10%左右，短路脉冲比例为10%左右。因为在正常加工脉冲和短路脉冲中都会产生电流脉冲，所以在放电状况较好的情况下，短路+放电的电流脉冲产生概率为90%左右。由于加工方式（电火花线切割、电火花成型、电火花穿孔等）、对象及条件不同，理想的短路+放电的电流脉冲概率也会在一定范围内变化，一般为70%-90%。所以设定工作液失效时的空载概率一般为10%—20%或者短路+放电的电流脉冲概率一般在60%-70%之间比较合适，当检测到空载概率介于10%—20%或者短路+放电的电流脉冲概率介于60%-70%，系统将发出提示信号。如图4，设定短路+放电的电流脉冲概率小于60%，使用新的工作液，并根据显示的概率调节加工参数，使其维持在最佳的加工状态对工件材料进行加工，从图4可以看出在起始阶段短路+放电的电流脉冲概率大于90%，加工一段时间后，检测的概率小于70%时，系统将发出提示信号，提醒操作人员调节加工参数，使其维持在正常的加工状态，当显示短路+放电的电流脉冲概率在50%波动，已小于设定的60%，且调节加工参数也不能改变其加工状态，此时应更换工作液。

    本发明的工作液寿命测试仪适用于目前所有工作液，可用于油基型乳化液、水基合成液或复合型工作液等作为失效的判据。图3所示的取样电路以脉冲电流概率为伺服依据，微处理器接受取样电路的信号，从而计算出采样周期内的空载或短路+放电的电流脉冲概率；根据采样周期内的空载或短路+放电的电流脉冲概率和所设定的空载或短路+放电的电流脉冲概率进行比较以判断工作液是否失效。采样周期能根据加工的对象及加工要求进行改变。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。