電火花加工在實(shí)際生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在開放式華中I型數(shù)控平臺(tái)上開發(fā)出電火花加工數(shù)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有良好的開放性和模塊化功能，能根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整機(jī)床的加工參數(shù)和工藝參數(shù)等，改善了機(jī)床的柔性，擴(kuò)大了機(jī)床的加工范圍。同時(shí)使二次開發(fā)后的專用CNC系統(tǒng)仍具有一定的開放性、擴(kuò)展性，以便再進(jìn)行后續(xù)開發(fā)時(shí)簡化研制工作和提高市場應(yīng)變能力，更好地滿足用戶的要求。

1 電火花加工數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

　　電火花加工數(shù)控系統(tǒng)是在華中I型數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)而成的，采用軟件模塊化結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)方法，擴(kuò)展了電火花自動(dòng)加工模塊、手動(dòng)加工模塊、加工參數(shù)編輯模塊、界面顯示模塊等部分，其軟件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　各擴(kuò)展模塊的主要功能分別為：（1）自動(dòng)加工模塊，主要是在運(yùn)動(dòng)控制接口的基礎(chǔ)上針對電火花加工的運(yùn)動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的功能。自動(dòng)加工是指將機(jī)床調(diào)整好，找正結(jié)束并選擇加工參數(shù)后進(jìn)行的加工方式，整個(gè)加工過程中不必進(jìn)行人工干預(yù)和加工參數(shù)調(diào)整，其特征是操作簡單、加工效率高，加工出的工件精度高。（2）工件找正模塊，它是一種斷續(xù)的加工方式，可以根據(jù)需要一步步地進(jìn)行調(diào)整。（3）參數(shù)設(shè)定模塊，是指根據(jù)加工的實(shí)際情況，將一些電加工參數(shù)預(yù)先設(shè)置好，包括加工極性、脈沖寬度、脈沖間隔等。它們也可根據(jù)加工的情況進(jìn)行修改，需考慮的因素如電極對材料、加工性質(zhì)等。（4）界面顯示模塊，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)主要參數(shù)或狀態(tài)的顯示和加工狀態(tài)的實(shí)時(shí)仿真。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行電火花加工時(shí)，調(diào)用數(shù)控平臺(tái)自身所帶的插補(bǔ)器軸運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)控制軸的運(yùn)動(dòng)，即可進(jìn)行相應(yīng)的加工。

擴(kuò)展功能包括MDI、PLC故障診斷和參數(shù)設(shè)置，是數(shù)控系統(tǒng)的基本功能模塊，主要是方便操作者對機(jī)床進(jìn)行調(diào)整、查看機(jī)床狀態(tài)、對機(jī)床故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位、設(shè)置機(jī)床的各種基本參數(shù)。

2 工藝卡式編程

　　由于電火花加工為專用的數(shù)控加工系統(tǒng)，同時(shí)在加工過程中的影響因素也很多，采用G代碼文件的方式存在著過多的控制參數(shù)量，使得G代碼編程的實(shí)用性并不好。為了適應(yīng)該系統(tǒng)工藝參數(shù)過多的特點(diǎn)，在華中I型開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上對人機(jī)界面進(jìn)行了擴(kuò)展，采用了工藝卡式編程方式，將專家工藝數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)文件中，作為推薦值提供給用戶。用戶在加工前根據(jù)實(shí)際電極對材料及加工要求調(diào)出已設(shè)置好的參數(shù)文件作為加工規(guī)準(zhǔn)的初始值，有效地解決了電火花數(shù)控系統(tǒng)加工電極種類多、工藝參數(shù)多的編程控制問題。另外這些設(shè)置的參數(shù)也可方便地修改并保存為文件，使該系統(tǒng)具有良好的操作性和友好的人機(jī)界面。工藝卡式編程具有簡單而直觀的表現(xiàn)形式，編程人員只需要確定工藝卡片中的各個(gè)加工參數(shù)量，就可完成加工編程。這種方式對加工過程的控制是通過把讀入工藝卡的參數(shù)轉(zhuǎn)換成加工控制指令，再將運(yùn)動(dòng)控制指令送入數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制接口中從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過程。

3 實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測的軟件實(shí)現(xiàn)

　　在電火花加工過程中，一般認(rèn)為存在4種典型的放電狀態(tài)，即開路、短路、火花放電、電弧放電（ 包括過渡電弧放電和穩(wěn)定電弧放電），再加上脈沖間隔一起共5種狀態(tài)。我們把間隙狀態(tài)檢測電路的輸出結(jié)果送入數(shù)據(jù)采集板帶緩沖的鎖存器中進(jìn)行鎖存，以便于PC機(jī)隨時(shí)讀入狀態(tài)信息。

　　華中I型開放式數(shù)控平臺(tái)的底層軟件包提供了一個(gè)創(chuàng)建進(jìn)程的函數(shù)，由它生成一個(gè)任務(wù)。具體函數(shù)如下：

　　此函數(shù)的功能就是創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，返回值為空時(shí)表示創(chuàng)建進(jìn)程失敗。第一個(gè)參數(shù)是進(jìn)程名，字符串，長度小于8；第二個(gè)參數(shù)是進(jìn)程入口函數(shù)，即進(jìn)入具體實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，所創(chuàng)建進(jìn)程的功能就是由這個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。在電火花整個(gè)找正和加工過程中，將定時(shí)調(diào)用此函數(shù)以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)檢測進(jìn)程。此進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的功能有：讀取數(shù)據(jù)采集板指定的端口值并對相應(yīng)各位進(jìn)行判斷，以確定極間屬于何種狀態(tài)供控制程序進(jìn)行處理，后續(xù)的程序控制模塊就根據(jù)端口值的處理結(jié)果對加工過程進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，直到系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程撤銷函數(shù)結(jié)束檢測進(jìn)程。

4 電火花加工的過程控制

　　4.1 主要控制環(huán)節(jié)

　　（1）進(jìn)給伺服控制。其作用是及時(shí)調(diào)整間隙的大小。間隙過大時(shí)，加工會(huì)停止；間隙過小時(shí)，會(huì)造成拉弧燒傷或短路。另外，調(diào)整間隙的大小也間接調(diào)整了工作電流。

　　（2）脈沖間隔、脈沖寬度的自適應(yīng)控制及自適應(yīng)抬刀。

　　4.2 主要控制過程

　?。?）根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖間隔的大小。當(dāng)發(fā)生短路或電弧時(shí)增加脈沖間隔值，以防止或避免拉弧燒傷；當(dāng)加工處于正常但不是最佳狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)減小脈間的大小，提高加工速度，充分發(fā)揮脈沖電源的潛力。

　?。?）根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖寬度的大小。當(dāng)發(fā)生短路或電弧時(shí)減小脈沖寬度值；當(dāng)加工處于正常但不是最佳狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)加大脈寬的大小。

　?。?）間隙狀態(tài)惡化，而加大脈沖間隔又不見效時(shí)，則要迅速抬刀，要求抬刀時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度要快。

　　對加工過程控制的二次開發(fā)主要是調(diào)用系統(tǒng)伺服軸控制函數(shù)。根據(jù)端口值的處理結(jié)果對加工過程進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，直接控制軸運(yùn)動(dòng)來完成過程控制功能。

5 結(jié)語

　　在開放式華中I型數(shù)控平臺(tái)上針對電火花加工的狀態(tài)檢測、加工控制以及專用的人機(jī)交互要求，成功開發(fā)出電火花數(shù)控加工系統(tǒng)，改善了機(jī)床的柔性，擴(kuò)大了機(jī)床的加工范圍。今后對系統(tǒng)軟件進(jìn)行擴(kuò)展，還可以加工形狀更復(fù)雜的工件。另外該系統(tǒng)由于有良好的人機(jī)界面，通用規(guī)范的模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有較好的實(shí)用性、可維護(hù)性和擴(kuò)展性。