高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法
【專利摘要】一種高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法，其特征是：首先，通過采樣電路定期采集一個采樣周期內(nèi)空載電流脈沖數(shù)或（短路+放電）電流脈沖數(shù)；其次，計算出空載電流脈沖數(shù)或（短路+放電）電流脈沖數(shù)占一個采樣周期內(nèi)的脈沖的比例：第三，根據(jù)所得比例進行如下處理：如果空載脈沖比例≤10%或（短路+放電）脈沖比例大于≥70%，則表示工作液工作正常；如果空載脈沖比例介于10%～20%或（短路+放電）脈沖比例介于60%～70%之間，則表示可通過調(diào)整切割參數(shù)使切割正常進行；如果空載脈沖比例＞20%或（短路+放電）脈沖比例＜60%則表示工作液失效需進行更換。本發(fā)明簡單易行，實時性好，準確率高。
【專利說明】高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電火花切割加工技術(shù)，尤其是一種電火花線切割加工用電解液工作狀態(tài)判別技術(shù)，具體地說是一種高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高速往復走絲電火花線切割是具有中國特色的電火花加工技術(shù)，其放電介質(zhì)的使用經(jīng)歷了從煤油、普通乳化液、線切割專用乳化液及合成工作液等不同的發(fā)展階段。目前，國內(nèi)市場上普遍使用的工作液可分為三種，即油基乳化液、水基合成液和復合工作液。工作液的特性直接影響到切割速度、加工表面質(zhì)量、加工工件厚度、加工精度以及加工的穩(wěn)定性等工藝指標。而工作液的性能又與其成分、濃度和臟污程度等有關(guān)。在目前的加工條件下，工作液在使用過程中其性能的變化是不可控的，這樣的結(jié)果將導致切割狀態(tài)的判斷主要依靠經(jīng)驗進行。因此尋找工作液失效的表征指標，以便及時監(jiān)控工作液狀態(tài)，已成為急需解決的問題，并且這也是高速走絲電火花線切割機床向進一步可控化發(fā)展的需要。
[0003]在生產(chǎn)中，有經(jīng)驗的操作人員都是根據(jù)自己的經(jīng)驗或通過效率降低來判斷工作液是否失效，這種方法可操作性很低。也有一些研究人員，從工作液的本身出發(fā)，研究了工作液的電導率、濃度、PH值和黏度等，以便找出工作液失效與哪些因素有關(guān)，從而希望能夠通過更科學的方法來判斷工作液是否失效。經(jīng)過相關(guān)人員的研究發(fā)現(xiàn)濃度、PH值以及黏度隨著工作液的長時間使用，其變化值較小，不能用以做為判斷工作液失效的指標。雖然通過復合工作液電導率的變化，人們可以判斷工作液是否失效，但是市面上的工作液成分各不相同，并且各地水質(zhì)不同，品種不同，使用濃度也不同，因此不同的工作液的電導率也是各不相同。所以用電導率來作為檢驗工作液失效與否，其通用性不好，所以也不是未來作為檢測工作液失效的最有效的辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對目前工作液判別主要依靠人工根據(jù)濃度、PH值以及黏度進行判別，造成判斷準確性差、具有延時性，往往要在切割件質(zhì)量出現(xiàn)問題時才會主動進行判另IJ，不能實現(xiàn)反映切割加工狀態(tài)等問題，發(fā)明一種能實時反映工作液狀態(tài)且能自動報警或提示的高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法，其特征是它包括以下步驟:
首先，通過采樣電路定期采集一個采樣周期內(nèi)空載電流脈沖數(shù)或(短路+放電)電流脈沖數(shù)；
其次，計算出空載電流脈沖數(shù)或(短路+放電)電流脈沖數(shù)占一個采樣周期內(nèi)的脈沖的比例:
第三，根據(jù)所得比例進行如下處理:
如果空載脈沖比例≤10%或(短路+放電)脈沖比例大于> 70%，則表示工作液工作正
常；
如果空載脈沖比例介于10%~20%或(短路+放電)脈沖比例介于60%~70%之間，則表示可通過調(diào)整切割參數(shù)使切割正常進行；
如果空載脈沖比例> 20%或(短路+放電)脈沖比例< 60%則表示工作液失效需進行更換。
[0006]當空載脈沖比例介于10%~20%或(短路+放電)脈沖比例介于60%~70%之間時系統(tǒng)自動顯示提示。
[0007]當空載脈沖比例> 20%或(短路+放電)脈沖比例< 60%則系統(tǒng)自動報警提示。
[0008]所述的工作液為油基型乳化液、水基合成液和復合型工作液。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
申請人:經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，線切割正常加工時，有效電流放電的概率為80%以上，而空載和短路的概率大約為5-10%。因此工作液壽命的降低體現(xiàn)出的就是切割的效率降低，也就是脈沖利用率降低。
[0010]本發(fā)明方法簡便易行，并且是從放電機理角度來判斷工作液的失效行為，十分科學，并只需在原有的控制電路中增加一個電流脈沖采樣電路加上簡單的比較計算程序，即可判斷工作液是否失效，能大幅度提高線切割加工的自動化水平，為下一步自動不停機更換工作液奠定了基礎(chǔ)。
[0011]本發(fā)明適用范圍廣，其原理對現(xiàn)有的電火花加工所用到的工作液都適合。
[0012]本發(fā)明有利于提高加工速度和加工質(zhì)量，減少斷絲等加工故障的發(fā)生，可延長無故障工作時間，延長電極絲的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有的金屬材料電火花加工三種放電狀態(tài)示意圖。
[0014]圖2本發(fā)明的空載脈沖檢測流程圖。
[0015]圖3本發(fā)明的空載(短路+放電)電流采樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
[0016]圖4表示工作液失效前后脈沖概率檢測波形圖。其中:圖4a加工起始階段波形，脈沖利用率>90% ;圖4b工作液失效時段波形，脈沖利用率約為50%。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018]如圖1-4所示。
[0019]一種高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法，它包括以下步驟:
首先，通過采樣電路(如圖3 )定期(可自行設(shè)定，如間隔I分鐘、3分鐘、5分鐘、10分鐘或以上)采集一個采樣周期內(nèi)空載電流脈沖數(shù)或(短路+放電)電流脈沖數(shù)；
其次，計算出空載電流脈沖數(shù)或(短路+放電)電流脈沖數(shù)占一個采樣周期內(nèi)的脈沖的比例:
第三，根據(jù)所得比例進行如下處理:
如果空載脈沖比例≤10%或(短路+放電)脈沖比例大于≥70%，則表示工作液工作正
常；
如果空載脈沖比例介于10%~20%或(短路+放電)脈沖比例介于60%~70%之間，則表示可通過調(diào)整切割參數(shù)使切割正常進行，系統(tǒng)自動提醒操作人員進行參數(shù)調(diào)整；系統(tǒng)進入下一個采樣周期再次進行采樣計數(shù)判別；
如果空載脈沖比例> 20%或(短路+放電)脈沖比例< 60%則表示工作液失效需進行更換，系統(tǒng)自動提醒操作人員更換工作液。
[0020]系統(tǒng)自動重復以上過程，直到加工結(jié)束，如圖2所示。
[0021]本發(fā)明的工作液可為油基型乳化液、水基合成液或復合型工作液。
[0022]本發(fā)明的工作原理是:
本發(fā)明以脈沖電流信號為采樣信號，通過取樣電路在采樣周期內(nèi)對空載或短路+放電的電流脈沖出現(xiàn)概率進行采集得到空載或短路+放電的電流脈沖概率，并用數(shù)碼管顯示出來，從而可方便、直觀的知道其加工狀態(tài)，如圖1所示；采樣空載或短路+放電的電流脈沖概率指產(chǎn)生空載或短路+放電的電流的脈沖的個數(shù)占采樣周期總脈沖個數(shù)的百分比；采用微處理器對采樣空載或短路+放電的電流脈沖概率進行計算、存儲和顯示，將采樣空載或短路+放電的電流脈沖概率與所設(shè)定的概率進行比較，根據(jù)其顯示的加工狀態(tài)，調(diào)節(jié)機床的電參數(shù)，使其維持在最佳的切割狀態(tài)。當在一段時間內(nèi)，空載或短路+放電的電流脈沖概率占總脈沖的比例達到某一設(shè)定比例時，儀器將發(fā)出提示信號，再由操作人員進一步判斷是否需要更換工作液。
[0023]根據(jù)電火花線切割加工試驗可知，在放電狀況較好的情況下，正常放電脈沖比例一般為80%左右，空載脈沖比例為10%左右，短路脈沖比例為10%左右。因為在正常加工脈沖和短路脈沖中都會產(chǎn)生電流脈沖，所以在放電狀況較好的情況下，短路+放電的電流脈沖產(chǎn)生概率為90%左右。由于加工方式(電火花線切割、電火花成型、電火花穿孔等)、對象及條件不同，理想的短路+放電的電流脈沖概率也會在一定范圍內(nèi)變化，一般為70%-90%。所以設(shè)定工作液失效時的空載概率一般為10% — 20%或者短路+放電的電流脈沖概率一般在60%-70%之間比較合適，當檢測到空載概率介于10% — 20%或者短路+放電的電流脈沖概率介于60%-70%，系統(tǒng)將發(fā)出提示信號。如圖4，設(shè)定短路+放電的電流脈沖概率小于60%，使用新的工作液，并根據(jù)顯示的概率調(diào)節(jié)加工參數(shù)，使其維持在最佳的加工狀態(tài)對工件材料進行加工，從圖4可以看出在起始階段短路+放電的電流脈沖概率大于90%，加工一段時間后，檢測的概率小于70%時，系統(tǒng)將發(fā)出提示信號，提醒操作人員調(diào)節(jié)加工參數(shù)，使其維持在正常的加工狀態(tài)，當顯示短路+放電的電流脈沖概率在50%波動，已小于設(shè)定的60%，且調(diào)節(jié)加工參數(shù)也不能改變其加工狀態(tài)，此時應(yīng)更換工作液。
[0024]本發(fā)明的工作液壽命測試儀適用于目前所有工作液，可用于油基型乳化液、水基合成液或復合型工作液等作為失效的判據(jù)。圖3所示的取樣電路以脈沖電流概率為伺服依據(jù)，微處理器接受取樣電路的信號，從而計算出采樣周期內(nèi)的空載或短路+放電的電流脈沖概率；根據(jù)采樣周期內(nèi)的空載或短路+放電的電流脈沖概率和所設(shè)定的空載或短路+放電的電流脈沖概率進行比較以判斷工作液是否失效。采樣周期能根據(jù)加工的對象及加工要求進行改變。
[0025]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速往復走絲電火花線切割加工工作液壽命在線快速判定方法，其特征是它包括以下步驟: 首先，通過采樣電路定期采集一個采樣周期內(nèi)空載電流脈沖數(shù)或(短路+放電)電流脈沖數(shù)； 其次，計算出空載電流脈沖數(shù)或(短路+放電)電流脈沖數(shù)占一個采樣周期內(nèi)的脈沖的比例: 第三，根據(jù)所得比例進行如下處理: 如果空載脈沖比例≤10%或(短路+放電)脈沖比例大于> 70%，則表示工作液工作正常； 如果空載脈沖比例介于10%~20%或(短路+放電)脈沖比例介于60%~70%之間，則表示可通過調(diào)整切割參數(shù)使切割正常進行； 如果空載脈沖比例> 20%或(短路+放電)脈沖比例< 60%則表示工作液失效需進行更換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是當空載脈沖比例介于10%~20%或(短路+放電)脈沖比例介于60%~70%之間時系統(tǒng)自動顯示提示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是當空載脈沖比例>20%或(短路+放電)脈沖比例< 60%則系統(tǒng)自動報警提示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的工作液為油基型乳化液、水基合成液和復合型工作液。
【文檔編號】B23H7/34GK103909314SQ201410118357
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】劉志東, 邱明波, 田宗軍, 沈理達 申請人:南京航空航天大學