電火花加工中的控制、調(diào)節(jié)對(duì)象,最基本的就是火花放電間隙S;鸹ǚ烹婇g隙又分為端面間隙SF。
常用寬調(diào)直流電機(jī)等作為伺服進(jìn)給系統(tǒng),自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)在于通過(guò)改變、調(diào)節(jié)進(jìn)給速度,使進(jìn)給速度接近并等于蝕除速度,以維持一定的“平均”放電間隙S,保證電火花加工正常而穩(wěn)定地進(jìn)行,獲得較好的加工效果。
有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的電火花機(jī)床操作人員都知道,在由粗—中—精改變了加工規(guī)準(zhǔn)狀態(tài)。即使在同一規(guī)準(zhǔn)下,當(dāng)加工面積或加工深度有了較大的變化,也必須重新調(diào)節(jié)進(jìn)給旋鈕,以保證穩(wěn)定加工。如果究其原因,提高理性上來(lái)認(rèn)識(shí),可以用間隙蝕除特性曲線和進(jìn)給調(diào)節(jié)特性曲線來(lái)說(shuō)明。
粗、精加工采用的規(guī)準(zhǔn)不同,間隙蝕除特性曲線也就不一樣,S和vw的對(duì)應(yīng)值也不同。例如精加工規(guī)準(zhǔn)時(shí),放電間隙S變小,最佳放電間隙SB移向左邊,最高點(diǎn)B移向左下方,曲線變低,成為另外一條間隙蝕除特性曲線,但趨勢(shì)是大體相同的。
自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的進(jìn)給調(diào)節(jié)特性曲線如圖所示的傾斜曲線2,它是工具電極的進(jìn)給速度隨間隙大小而變化的關(guān)系曲線?v坐標(biāo)為電極進(jìn)給速度vd,橫坐標(biāo)仍為放電間隙S或?qū)?yīng)間隙平均壓ve。當(dāng)間隙過(guò)大,例如大于或等于60μm,為A點(diǎn)的開(kāi)路電壓時(shí),工具電極將以較大的空載速度vdA向工件進(jìn)給。隨著放電間隙減小和火花率的提高,向下進(jìn)給速度vd也逐漸減小直至為零。當(dāng)間隙短路S=0時(shí),工具電極將反向以vdo高速回退。理論上,希望調(diào)節(jié)特性曲線2相交于間隙蝕除特性曲線1的最高點(diǎn)B處,如圖中所示。這要靠操作人員豐富的經(jīng)驗(yàn)和精心調(diào)節(jié)才能實(shí)現(xiàn),而且加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積等一有變化,調(diào)節(jié)特性曲線2和間隙蝕除特性曲線1就有變化,又須重新調(diào)節(jié)曲線2,使其交于新的曲線1的最高點(diǎn)B處。只有自動(dòng)尋優(yōu)系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng),才能自動(dòng)使曲線2交曲線1于最高B點(diǎn)或其附近,處于最佳放電狀態(tài)。
實(shí)際上,通常電火花加工時(shí),因?yàn)闆](méi)有明確的判斷依據(jù),即使經(jīng)過(guò)人工調(diào)節(jié),曲線2也很難正好相交于曲線1最高點(diǎn)B處,而常交于B點(diǎn)之左或右,如圖中虛線2a和2b所示。但無(wú)論如何,工具電極將快快、慢慢,進(jìn)進(jìn)、退退,整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將力圖自動(dòng)趨向并穩(wěn)定于兩條曲線的交點(diǎn)處,因?yàn)橹挥性诖私稽c(diǎn)上,進(jìn)給速度等于蝕除速度,才是穩(wěn)定的工作點(diǎn)和穩(wěn)定的放電間隙(交點(diǎn)之右,進(jìn)給速度大于蝕除速度,放電間隙將逐漸變小;反之,交點(diǎn)之左,間隙將逐漸變大)。在設(shè)計(jì)和使用自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)根據(jù)粗、中、精不同加工規(guī)準(zhǔn)、不同工件材料等不同的間隙蝕除特性曲線的范圍,能較易調(diào)節(jié)使這兩個(gè)特性曲線的工作點(diǎn)交在對(duì)應(yīng)于最佳放電間隙SB上面的最大蝕除速度B點(diǎn)附近,以獲得最高加工速度。此外,空載時(shí)(間隙在A點(diǎn)或更右),工具電極應(yīng)以較快速度vdA接近工作,一旦有火花放電,進(jìn)給速度vd立刻降低,直至進(jìn)給速度vd等于工件蝕除速度vw。一般空載最高進(jìn)給速度vaA=(5~15)正常(最佳)進(jìn)給速度vdB;間隙短路時(shí)也應(yīng)以較快速度vdo回退,一般認(rèn)為,短路最高回退速度vdo為200~300mm/min時(shí),即可快速有效地消除短路。
由此可見(jiàn),調(diào)節(jié)進(jìn)給量旋鈕,就是調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)置的進(jìn)給調(diào)節(jié)特性曲線2的位置,從系統(tǒng)內(nèi)部而言,即調(diào)節(jié)了伺服參考電壓Sv,用它與間隙平均電壓ue進(jìn)行比較,如Sv< ue則向下進(jìn)給,反之則向上回退,使進(jìn)給速度等于蝕除速度,最終保持某一預(yù)先設(shè)置的平均放電間隙S,相應(yīng)于間隙億噸服參考電壓的預(yù)給值Sv。Sv大,平均放電間隙S大;反之,Sv小,S也小。
理解上述間隙蝕除特性曲線和調(diào)節(jié)特性曲線的概念和工作狀態(tài),對(duì)合理選擇加工規(guī)準(zhǔn)、正確操作使用電火花機(jī)床和設(shè)計(jì)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng),都是很必要的。
需要說(shuō)明的是上述對(duì)調(diào)節(jié)特性的分析,沒(méi)有考慮進(jìn)給系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性滯后和過(guò)沖,以及外界的各種干擾(例如沖油、抽油壓力等),因此只是靜態(tài)的分析。實(shí)際上進(jìn)給系統(tǒng)的質(zhì)量,摩擦力、電路中的電容、電感都有慣性、阻尼和滯后現(xiàn)象,往往產(chǎn)生“欠進(jìn)給”和“過(guò)進(jìn)給”,甚至振蕩,故調(diào)節(jié)特性的動(dòng)態(tài)分析要復(fù)雜得多。