摘要：通過分析電火花成形加工對工作液循環係統的液位、液溫、衝抽液壓力和工作液潔淨度的控製要求，認為電火花成形加工過程中應根據加工工況適時調整工作液泵的壓力和流（liú）量（liàng）。根據工作液泵的結構特點和工（gōng）作特性，認為采用（yòng）電機變頻控製方法（fǎ）來調整工（gōng）作液泵的流量和壓力是一（yī）種（zhǒng）節能、降噪和延長工作（zuò）液泵使用壽命（mìng）的良好方法。在此基礎上（shàng），提出一種工作液泵頻率可控（kòng）的電火花成形機床工作液循環自動控製（zhì）係統（tǒng），該係統由計算機控製，可根據液位、液溫、液壓和加工狀態適時調整工作液泵電機的頻率，從而改變工（gōng）作液泵的（de）輸出（chū）流量和壓力，實現進、衝、抽液的自動切換。該係統不僅節能降噪，還實現了工作液循環係統的（de）自（zì）動控製。

        電火（huǒ）花成形加工是在工作液（介質）內（nèi）實施電極與工件之間的放電蝕除（chú）加工。大多數電火花成形機床設有工作液槽和貯液箱，一般在（zài）工作液槽內放置工件並將槽內注滿工作（zuò）液，當液麵達到預定高度（通常高於工件上表麵50 mm 以上）時，即可實施電極與工件的放電（diàn）蝕除加工。貯液箱用於（yú）貯（zhù）存工作液（體積是工作液槽的（de）2～3 倍），通常用工作液泵從貯液箱中抽取工作液， 經（jīng）過濾器過濾後送入工作液槽（cáo）。電（diàn）火花成形機床開始工作時，工作液泵以大流量（liàng）向（xiàng）工作液槽輸（shū）送工作液，使工作液槽內（nèi）的液麵快速上升到預定高度；在放電加工過程中，工（gōng）作液泵連續地向工作液槽提供工作液，保持槽內工作液的循（xún）環（huán）過濾和維持槽內的液麵高度。

  
      大多數電火花成形機（jī）床選擇單級離心泵作（zuò）為（wéi）機床（chuáng）的工作液泵，該離心泵（bèng）具有體（tǐ）積小、重量輕（qīng）、轉速高、維修方便、效（xiào）率高等特點。圖1 是一種單級離心泵的結（jié）構簡圖。其工作原理是（shì）：啟動前在泵體及（jí）吸入管內注滿工作液， 當電機帶動葉輪高速旋轉時，葉輪帶動葉片間的（de）液（yè）體一起旋轉，在離（lí）心力作用（yòng）下，液體從葉輪（lún）中心被拋到葉輪邊緣，在葉輪邊
緣的高轉速推動（dòng）下，液體流速增加、動能增大、壓力提（tí）高，並沿著排出管路被輸送出去；同時（shí），葉輪（lún）中心的進口處因液體的拋出而形（xíng）成真空或低壓，貯液箱中（zhōng）的工作液在大氣壓的作（zuò）用下進入葉輪中心進口。於是，旋轉的葉輪連續不斷地吸入和排出液體。

                                   圖（tú）1 離心泵結構簡圖

     在傳統電火花成形（xíng）機床的設計中，選擇工作液泵的條件（jiàn）是：① 保證在3～5 min 內（nèi）將工作液槽內的液麵提升到最大高度，假設某機床工作液槽的內腔長800 mm、寬500 mm，設計最高液位（wèi）350 mm，則該機床選擇工作液泵的額（é）定流量應≥40 L/min；②具有一定的出口壓力，一般考慮工作液通過過濾器的壓（yā）力損失為0.1 MPa，衝液壓（yā）力（lì）0.3 MPa，故大多
數機床選擇工作液泵的額定出口壓力≥0.4 MPa（或額（é）定揚程40 m）；③ 具有一定的自吸能力，多（duō）數機床的工作液泵（bèng）安裝在貯液箱蓋（gài）板之上，泵需從貯液（yè）箱內抽取工作液（一般貯液箱高度不（bú）超過1 m），故工作液泵應有一定的吸（xī）程（chéng）。

     1 、傳統工（gōng）作液循環係統存（cún）在的問題

     傳統電（diàn）火花成形機床（chuáng）工作液循環係統主要存在以下問題：
 
    （1）從機床（chuáng）開始工作到（dào）某一工件加工完成，工作液泵始終以額定流量和壓力向工作液槽（cáo）輸送工作液。這種工作液泵始終滿負荷工作會（huì）造成：① 工作（zuò）液泵磨損快。離（lí）心泵是一種高（gāo）轉速泵，當葉輪始終以高速旋轉，在強烈的（de）離心（xīn）力作用下，液體在從葉輪中心被拋到葉輪邊緣（yuán）的過程（chéng）中與葉輪強烈摩擦，尤其工作（zuò）液中含雜質較多時，會（huì）導致葉輪（lún）很快磨損；另外，葉輪（lún）與泵體、葉輪與蓋板等（děng）間隙處也易磨損，顯然，工作液泵高速運轉時間越長，工（gōng）作（zuò）液中（zhōng）雜質越多（duō），這種磨損越（yuè）快且（qiě）越嚴重；② 工作液（yè）過濾效果（guǒ）差。現在大多數電火花成形機（jī）床用紙芯過（guò）濾器過濾工作液， 如果經過過濾器的工作液壓力高、流（liú）量大（dà），則（zé）工作液來不及得到有效過濾，大量雜質隨（suí）著一次次工作液循環被帶回工作液槽；另外（wài），流量大使流（liú）回貯液箱內的工作液來不及沉澱和散熱，導（dǎo）致大量細顆粒雜質始終懸浮在工作液中，且工作液散熱也較困難；③ 功耗多，噪聲大。離心泵的流量Q與（yǔ）轉速n 成正比， 轉速n 與功（gōng）耗P 的立方成正比，即（jí）：

     顯然，流量（liàng）大，功耗多，且功耗增加的速率比流量增長快得多。工作液泵始終高速工作，不僅導致葉輪、旋轉部件、密封部件等磨損加快，間隙增大，還將導致（zhì）工作液泵的（de）工作效率下降， 易（yì）出現泄漏，同時，工作液泵（bèng）的運轉噪聲也越來越大。
 
     （2）工作液槽的進液（yè）及加工區的衝、抽液（yè）均是手動控（kòng）製， 不（bú）能根據加工狀態的（de）變化適時進行衝、抽液的自動轉換，需要操（cāo）作人員根據加工情（qíng）況人為實現（xiàn）衝、抽液。
 
 
      2、 影響工作液（yè）循環係統流量和壓力的因素大量實踐證明：電火花成形加工過程並（bìng）不需要工作液泵始（shǐ）終以額定流量和壓力向工作（zuò）液槽提供工作（zuò）液，隻是機床開始工作時，工作液泵能大流量地向工（gōng）作液槽提供工作液，使槽內工作（zuò）液快速上升到預定的液麵高度，減少機床輔助工作時間；而在放電加工過程（chéng）中，隻需工作液泵以一定流量向工作液槽連續提供工作液，保持工作液槽內的工作液有較低的溫度、較好的潔淨度和維持需要的液（yè）麵（miàn）高（gāo）度。電（diàn）火花成形機床（chuáng）的放電加（jiā）工時間（工作液泵提供循環補液的過程）遠大於提升工作液槽內液麵達到設定高度的時間（工作液泵大流量供液的過程），因此，采用傳統的工（gōng）作液泵（bèng）始（shǐ）終滿負荷、大流量供液是（shì）不適宜（yí）的，不僅浪費電能，降低工作（zuò）液的過濾效果（guǒ），還會引發工作液泵（bèng）的強烈噪聲和加快泵的磨損進程。

     除某些（xiē）特殊要求的電火花加（jiā）工工藝外，一般放電加工過程中，向工（gōng）作液（yè）槽提供工作液的流量（liàng）和壓力應根據加工（gōng）情況的不同（tóng）而有所變（biàn）化。導致工作液循環（huán）係統（tǒng）供（gòng）液流（liú）量和壓（yā）力變化的主要因素有液位（wèi）、液溫、衝抽液壓力和工作液的潔淨度（dù）。
 
    （1）液位。電火花成（chéng）形加工使用的工作液以煤油為基體，盡管現在使用的專用電火花加工液的揮發性（xìng）小、閃點高，但仍是可（kě）燃（rán）物。為避免引燃工作液，嚴禁在工作液與空氣的接觸（chù）界麵上放電，必須保證電火花加（jiā）工始終在（zài）工（gōng）作液內進行。目前，多數電火花成形機床用液位浮子監控機床工作液槽的液位（wèi）。當工作液槽內的液位未達（dá）到預定高度，液位浮子斷開電（diàn）路（其讓機床高頻電（diàn）源無法開啟），此時應加大（dà）工作液泵的供液流（liú）量，迅速提升工作液槽內（nèi）的液位高度； 當工作液（yè）槽內的液位達（dá）到預定高度，液位（wèi）浮子（zǐ）被接通（其允許機床高頻電源開啟），此（cǐ）時可減小工作液泵的供液流量，以保持工作液（yè）槽內的液位高度、維持槽內工作液循環為宜；如因泄漏等原因導致（zhì）工作液（yè）槽內的液位下降，一旦低於預定高（gāo）度， 液位浮子即刻斷開（機床高頻電源同時被斷電），此時應立即加大（dà）工作液泵的供液流量，以便快速向工作液槽補充工（gōng）作液。

    （2）液溫。電火花放電加工會產生熱量，尤其在電火花粗加（jiā）工時，大能量放電（diàn）會使工作液槽內的工作液升溫較快；而在中、精加工階段，由（yóu）於放（fàng）電能量較小，工作液的（de）溫升較慢；不同的加工麵積、不同的蝕除效（xiào）率（lǜ），需（xū）要的放電能量不同，造成的工作液（yè）溫升的快慢也不同。電火（huǒ）花成形加工中（zhōng）是用工作液循環方式帶走工作液槽內放電加（jiā）工產生的熱量（liàng），當工作液溫升較快時，應加大工作液槽中工（gōng）作液（yè）的（de）循環流量和流速， 這樣可降低（dī）或平衡工作液槽內的液溫；而溫升較慢時，則（zé）應減小工作液（yè）槽內工作液的循環流量，因為流量和壓力減小，紙（zhǐ）芯過濾器對工（gōng）作（zuò）液的過濾效果更好。可以用溫度傳感器來監測工作液槽內（nèi）的（de）液（yè）溫， 根據工作液槽（cáo）內的液溫變化情況，適時（shí）調整工作液泵的輸（shū）送流量，以便迅速調節工作（zuò）液槽內的液溫。

     （3）衝抽液壓力。電火花成形加工過程中，加工狀態穩定與否直接（jiē）影響加工（gōng）能否持續，影（yǐng）響加工狀態穩（wěn）定的（de）因素較多，加工間隙的排屑順暢與否是其中之一。改善加工（gōng）間隙的排屑狀態除用調整加（jiā）工參（cān）數、調整加工軸（zhóu）伺服運動狀態、使用加工軸“抬刀”並適當調整“抬（tái）刀”參數等方法外，還可用衝、抽液（yè）方法協（xié）助排屑。除（chú）某些深、窄槽或深（shēn）小孔的電火花加工（gōng）需用高壓衝液外，多數型腔模具或工（gōng）件在電（diàn）火花加工中（zhōng）使用低壓衝液（壓力0.3 MPa 以下），多數電火花成形機床的抽液（yè）裝置是利用射流原理，由衝液產生（shēng）負壓來實現抽液（真空度不到-0.1 MPa）。電火花加工（gōng）使用衝、抽液還有利於排出加工間隙（xì）內的熱量，防止異（yì）常加工狀態出現（xiàn）。但放電間隙中如果衝、抽液壓力不均勻，或衝、抽液壓力過高往往會造（zào）成電極損（sǔn）耗不均勻，影響加工精度。大多數模具或工件不希望加工（gōng）過程從始至終（zhōng）不停（tíng）地衝、抽液，隻是在排屑不暢、產生短路和（hé）電弧等異（yì）常脈衝較多（duō）或出現“放炮” 等異常（cháng）加工狀態時才需使用衝、抽液。現代單軸或多軸（zhóu）數（shù）控電火花伺服加工（gōng）機床，通過計算機CPU 處理器對短路和（hé）電弧等異常脈衝信號的采集和處理，極易（yì）且能很迅速地判（pàn）定電（diàn）火花加工放電間隙（xì）狀態的優劣，可利（lì）用（yòng）計算（suàn）機對加工狀態的判（pàn）定結果，決定對加工間隙實施衝、抽液的（de）時機，並相應（yīng）調（diào）整衝、抽液壓力。這（zhè）樣，在加工出現異常時，及時對加工間隙實施衝、抽液；而在加工狀態正常時，停止向加工間隙進行（háng）衝、抽液。

     （4）工作液的潔淨度。電火花成形加工產生的蝕除物（雜質）一般由放電爆（bào）炸力，或借助加工軸“抬刀”、平動等（děng）電極與工件間相對運動，或（huò）用衝抽液方式拋出加工區，然後通過工作液循環（huán）帶出工作液槽。僅（jǐn）靠工（gōng）作液自身循環和自然沉澱不足以達到工作液的潔（jié）淨度要求，需用紙芯過濾器對工作液進行過濾。工作液的潔淨程度對穩定加（jiā）工狀態、提高
加工精（jīng）度、降低被加工表麵粗糙度值尤為重要。實驗證明，在紙芯過濾麵積確（què）定的前提下，減（jiǎn）小工作液通過紙芯的流速和壓力，對提高紙芯過濾效果有利，因此，除用更（gèng）換工作液或更（gèng）換紙芯的方法來改善工作液潔淨度（dù）外，減小工作液穿越紙芯的（de）壓力和流量也是一（yī）種提高工（gōng）作液過（guò）濾效果的好（hǎo）方法。
 
 
     3 、工作液泵的工作特性分析
 

     揚程H、流（liú）量Q、功率N 和效率η 是離（lí）心泵（工作液泵）的主要性能（néng）參數，表示這些參數之間的關（guān）係曲（qǔ）線被稱為（wéi）離心泵的（de）特性曲線。由於液體在離心泵葉輪內的流動情況複雜，目前尚無數（shù）學公式能精確計算離心泵的各項（xiàng）參數，因此，離心泵（bèng）的（de）特性（xìng）曲線（xiàn）需由實驗來（lái）測（cè）定和描述，不同（tóng）型號（hào）或規格（gé）的離心泵特性曲線有所差異（yì）；即使型號和規格相同，因離心泵的葉輪形狀或尺寸差異也使特（tè）性曲線不完全一致。離心泵的特性曲線還受工作液物理（lǐ）特（tè）性的（de）影響，當工作液的（de）粘度、潔淨程度等發生變化時，離（lí）心（xīn）泵（bèng）的特性也隨之改變（biàn）。但不管使用哪一台離心泵或使用工況如何發生變化，其特（tè）性曲線的（de）變化趨勢基本相同。

      1. 離心泵2. 電機功率表3. 離（lí）心泵電機4. 轉速表5. 變頻器6. 單向閥7. 灌液口8. 壓力（lì）表9.真空表 10. 流量計 11. 節流閥12. 貯液箱

      圖2 一種離心泵性能測試原理圖（tú）

      圖2 是一種離心泵性能測試（shì）原（yuán）理圖（tú）。通過變頻器（qì）5 改變離（lí）心（xīn）泵電機2 的轉速，可得到不同轉速條件下離心泵4 的（de）流量Q 與揚程（chéng）H 的關係。圖3 是某台離心泵經測試得到的3 種轉速條件下，流量（liàng）Q 與揚（yáng）程H 及效率η 的關係曲線圖。被測試離心泵的額定流量（liàng）Q=40 L/min； 額（é）定揚程H=40 m；額定轉速（sù）n=2900 r/min；額定功率0.37 kW。其中，揚程H 由式（1）計算得到，效率η 由式（2）計算（suàn）得到：

              圖（tú）3 不同（tóng）轉速（sù）n 時流量Q 與揚程H 及（jí）效率η 的關係曲線

     由圖3 可見（jiàn）， 離心泵在額定轉速±10 %範圍內（nèi）調整，其流量發生了改變，但工作效率仍較高，這說明離心泵在額定工作頻率±10 %範圍內調整， 對其工作性能影響不大。在《離心泵、混流泵、軸流泵及旋渦泵（bèng）試驗方法》（GB/T 3216—1991）中規定，測試離心泵效率，轉速相差可為額定值的±20 %。
 

     調整離心泵的流量可用兩種方法：一（yī）種是離心泵的轉速不變，用節流閥節流調（diào）整。由圖3 可見，節流後， 在n=2900 r/min 曲線上離心泵的工作點由（yóu）A點變到B 點，其帶來壓力損失（Hb-Ha），這說明節流調整後管路壓力雖然提高，但有能（néng）量（liàng）損（sǔn）耗；另一種方法是變頻調速（sù），用變頻器將離心泵的轉速調整為n=2320 r/min，得到圖3 所示的工作點C，這種方法理論上無能量（liàng）損失，是（shì）一種節能調整流量的方法。理論上，離心泵隨工作頻率調整，當轉速（sù）為（wéi）零時，流量才為零。但實際使用（yòng）中，當工作頻率低於30～35 Hz 時，多數離心泵的出液口（kǒu）已不能出液。分析原因：① 離心泵出液口與抽液口有高度差，這個（gè）高度（dù）差（chà）需消耗能量， 而在離心（xīn）泵的性能測試時，這部分能量消耗被忽略（luè）；② 離心泵出液受葉輪流道（dào）和
管口阻力影響，液體經葉輪（lún）流道、管口及管路要消（xiāo）耗（hào）能量；③ 離心泵實（shí）際工作點（diǎn）與理論曲線上的工作點存在差異，這個差異往往是實際流量比計算流量小（實際工作點是圖3 所示（shì）的D 點，而不是A 點（diǎn）），實際工作點與計算點存在能量計算差值。上述能耗或差值抵消了（le）離心泵的（de）部分有（yǒu）用功，隻有（yǒu）減去這部分功（gōng）耗後，離心泵才能正常出液，因此，離心泵的頻率調整一般（bān）應高（gāo）於30～35 Hz。調整（zhěng）離心泵電（diàn）機頻率（lǜ）的同時應相應改變輸入電壓，保持電壓（yā）/頻率=常量，這能減少泵的電機磁通變化帶來的不良影響。一般來說，電機定子電阻和
漏抗上壓降遠小於（yú）定（dìng）子電（diàn）動勢，電壓和頻率為額定值時，磁（cí）通也為額定值。若不改變（biàn）電機輸入電壓，隻改變頻率，則電機會因磁通變化導致發熱和（hé）負載能力下降。

      4 、工作液自動循環控製係統設計

  
  
     結合電（diàn）火花加工（gōng）對工作液槽的液位、液溫、衝抽液壓力和工作液的潔淨度要求，以及離心泵用變頻控製的節能優勢（shì），設計出一種電火（huǒ）花成形機床工作液自動循環控製係統。該係（xì）統能根據（jù）工作液槽（cáo）的液位、液（yè）溫和加工狀態穩定情（qíng）況適時調整工作液泵的工作（zuò）頻率，從而達到依據電火花加工的實際需求（qiú）改變工作液泵的輸出流量（liàng）和壓力。該係統還能依據加工（gōng）狀態的優劣，適時實施“抬刀”加工和（hé）進行衝、抽液切換。圖4 是設計的電火花成形（xíng）機床工作液自動循環控製係統（tǒng）的計算機信號采集、處理與執行（háng）部分原理圖（tú）。其中，計算機信號采集部分由液位浮子、液溫傳感器（qì）、加（jiā）工狀態檢測係統等組成。液位（wèi）浮子相當於（yú）一（yī）種開（kāi）關（guān），它靠工作液的浮（fú）力接通（tōng）或（huò）斷開，安裝在工作（zuò）液槽的液位閘板上，液（yè）位高度（dù）一般按被加工工件高度人為設定， 通常高於工件上表麵（miàn）50 mm液溫傳感器（qì）安裝在工作液槽的回液（yè）口附近，考慮到電（diàn）火花成形加工專用工作（zuò）液的閃點及其他影響因素，從安全角度出發，在液溫傳感器上人（rén）為預置了溫度警戒值（70 ℃）、溫度（dù）上限值（60 ℃）和溫度下限值（30 ℃）；加工狀態檢測係統是通過檢（jiǎn）測火花放電（diàn）間隙中的間隙電壓來監視電火花（huā）加工的工作狀態，它由測量環節、參考（kǎo）電壓（一般為30～40 V）、比較環節（jiē）組（zǔ）成。加工過程中，測量環節不斷獲取間隙放電的各種脈衝（chōng）信號，通過比較（jiào）環節將這（zhè）些（xiē）信號與參考電壓進行比較，由此區分出開路脈衝、正常脈衝、短路和電弧等異常脈衝。

     計（jì）算機CPU 處理器按（àn）時間段（duàn）將3 種（zhǒng）脈衝（chōng）的占有率（lǜ）計算（suàn）出來。在電火花機床（chuáng）工作時，計算機CPU處理器不斷接收來自液位浮子、液溫傳感器、加工狀態檢測係統的信號並判定這些信號（hào）的需求，而後（hòu）按照信號的要求（qiú）向電機變頻部分發出頻率調整命令及向執行機構（gòu）發出“動作（zuò）”命令。電（diàn）機變頻部（bù）分由可調變頻器和工作液泵組成，可調變頻器按（àn）計算機CPU 處理器的（de）指令調整工作液泵電機的輸入頻率和電壓，工作液泵按調整後的頻率（lǜ）工作；執行機構由（yóu）“抬刀”機構、進液電磁（cí）閥、衝液電（diàn）磁（cí）閥、抽液電磁閥組成（chéng），其中，被加工工件的衝、抽液位置由工藝人員事先安排；“抬刀”機構的各項參數也由工藝人員事先設定（dìng）。各電磁閥和“抬（tái）刀（dāo）”機構一同（tóng）按照（zhào）計算機CPU 處理器的命令“動（dòng）作”。

           圖4 工作液自動循（xún）環（huán）係統的計算機信號采集、處理與執行部分原理圖

     圖5 是電火花成形機床工作（zuò）液（yè）自動循（xún）環係統的工作原理圖。可見，液（yè）位浮（fú）子將液（yè）位信號分成“達到（dào）液位”和“未達到液位”兩種。機床開（kāi）始（shǐ）工作時，液位浮子將“未達（dá）到液位”的信號（hào）傳遞給計算機CPU處理器4，計算機CPU 處理器通過可調變（biàn）頻（pín）器5 將工作液泵電機6 的工作頻（pín）率調（diào）整到50 Hz， 工作液泵7 以額定流量向（xiàng）工作液槽（cáo）23 快速輸（shū）送（sòng）工作液。當達（dá）到預定液位高度時，液位浮子將“達（dá）到液位”的信號傳給計算機CPU 處理（lǐ）器（qì）， 計算機CPU 處理器通（tōng）過可調變頻器將工作液泵電機的工作頻率調整到（dào）30～35 Hz，此時工作液泵以剛（gāng）能克服紙芯過濾器13 阻力的壓（yā）力向工作液槽輸送（sòng）工（gōng）作液，這樣既節省（shěng）輔助工作（zuò）時間，又（yòu）能在工作液的循環（huán）補液（yè）階（jiē）段提高紙芯過濾器對工作液的過濾效果，減少循環補液流量，節約電能（néng）和降低工作液泵的噪聲（shēng）。
 

     溫度傳感器2 上的溫度警戒值（70 ℃）、溫度上限值（60 ℃）和溫度下限值（30 ℃）將溫度控製範圍分成四部分：30 ℃及以下稱（chēng）為“低溫區”；30～60 ℃之間稱為“中溫區”；60～70 ℃之間稱為“高溫區”；溫度超（chāo）過70 ℃稱為“達到警戒值”。顯然，溫度傳感器感應到工作液槽內的液溫越高，需要工作液泵提供的流（liú）量越大，這樣工作液（yè）循環會越快，降低或平衡工作液槽液溫的（de）效果（guǒ）會越好。但（dàn）工作液流（liú）量增大，紙（zhǐ）芯過濾器的過濾效果變差，工作液的潔淨程度（dù）相應降（jiàng）低，這對中、精加工尤（yóu）為不利。

                     圖5 電火花成形機床工作液自動循環係統工作原（yuán）理圖

       1. 液位浮（fú）子2. 液溫傳感器（qì）3. 加工狀態檢（jiǎn）測係（xì）統（tǒng）4. 計算機CPU 處理（lǐ）器5. 可調變（biàn）頻器6. 工（gōng）作（zuò）液泵電機7. 工作液泵8. 過濾網9. 單向閥10. 灌液口（kǒu）11. 放（fàng）氣閥12. 壓力表13. 紙（zhǐ）芯過濾器14. 連接管15. 衝液電磁閥16. 衝液壓力表17. 衝液接口（kǒu）18. 射流閥19. 抽（chōu）液電磁閥20. 抽液真空表21. 抽液接口22. 進（jìn）液電磁閥23. 工作液槽24. 回液管25. 貯液（yè）箱
  
               
     在恒溫車間內工作的電火花成形機床， 在中、精加工階段，一般放電能（néng）量較小，工作液（yè）槽的液溫多數處於“低溫區”，此時（shí）溫度（dù）傳感器（qì）將實測溫度轉變成“低溫區”信（xìn）號（hào）傳遞給計算機（jī）CPU 處理器，計算機（jī）CPU 處理器令可調變頻器將工作液泵電機的工作頻率調整到30～35 Hz，工作液泵將以較低（dī）的流量和壓力向工作液槽提供較潔淨的工作液。當進行粗加工（gōng）或被加（jiā）工工件的蝕（shí）除量較大時（shí），溫度傳感器（qì）感應（yīng）到工作液槽內的工作液溫升快且處於30～60 ℃的（de）“中（zhōng）溫區”，溫（wēn）度（dù）傳感器將實測溫度（dù）轉變成“中溫區（qū）”信號傳遞給計算機CPU 處理器，計算機CPU 處理器按Y=0.5K＋20 （Y 為（wéi）工作頻率（lǜ），Hz；K 為工作液溫度，℃）的函數關係計算出工作液泵電機（jī）的實際（jì）工作頻率，並通過可調變頻器將工作液泵電機的工（gōng）作頻（pín）率調整為該計算值，工（gōng）作（zuò）液泵相應地改（gǎi）變供液流量和（hé）壓力。在實際加工（gōng）中，多數情況下（xià），電火花放電能（néng）量較大時的（de）工作液槽液溫（wēn）處在“中溫區”，在（zài）此溫度區間，隨著溫度增高線性地逐步增大工作液泵（bèng）流量，對降低或平衡工作液槽液溫、保持工作液有較好潔淨度的綜合效果好。

      假設工作液槽的液溫繼續增高（此類（lèi）情況較少，屬偶發），達到60～70 ℃的“高溫區”。實踐發現，此時再稍（shāo）微加大一些工作液流量，就有可能將工作液槽的液溫降回到“中溫區”。因此，讓溫（wēn）度傳感（gǎn）器將此時（shí）實測溫度轉變成“高溫區”信號傳遞給計算機CPU 處理（lǐ）器， 計算（suàn）機CPU 處理（lǐ）器通過可調變頻器將工作液泵（bèng）電機的工作頻率按Y=K－10 的（de）線性關係調整，工作液泵將以超過額定值的流（liú）量和壓（yā）力輸出。假設工作液（yè）溫度達到70 ℃，溫度傳感器會將警戒值信號傳遞給計算機（jī）CPU 處理（lǐ）器， 計算（suàn）機CPU處理器會（huì）立即關閉高頻電源，並通過可調（diào）變頻器將工（gōng）作液泵電機的工作（zuò）頻率調整到60 Hz，此時，一方麵停止加工，另一方麵加大工作液循環降溫速度。加工狀態檢測係統3 通過監測火花放電間隙狀態，將開路脈衝、正常脈衝、短路和（hé）電（diàn）弧等異常脈衝輸（shū）入計（jì）算機CPU 處理器， 計算機CPU 處理器（qì）通過計算（suàn）和處理得到各種脈（mò）衝的占有率（lǜ）。若某段時（shí）間內，加工（gōng）狀態檢測係統檢測到的（de）短路和電弧等異常脈衝占有率不到40 %， 則計算機CPU 處理器判定加工狀態（tài）“正常”，它通過可調變頻器將工作（zuò）液泵電機的工作頻率調整為30～35 Hz，工作液泵將（jiāng）以較小流量和壓力輸出；此時（shí）進液電（diàn）磁閥22 打開，機床的“抬刀”機構（gòu）和衝、抽液裝置均處於關閉狀態。

      如果加工狀（zhuàng）態檢（jiǎn）測係統檢測到的短（duǎn）路和電弧等異常脈衝的占有率在40 %～80 %範圍內變化，計算機CPU 處理器讓可調變（biàn）頻器在35～55 Hz 之間，按Y=50X＋15 （Y 為（wéi）工作頻率，Hz；X 為異常脈衝占有百分率）的函數關係（xì）調整工作液泵電機的工作頻率，工作液泵將會（huì）相（xiàng）應增減輸出流量和壓（yā）力；當檢測到短路和電弧等異常脈衝（chōng）占有率達到40 %時，計算機CPU 處理器（qì）令工作液循環執行機構關閉（bì）進液電磁閥， 打開衝液（yè）電磁閥15 或（huò）抽液電磁閥19 （或衝、抽液（yè）電（diàn）磁閥同時打開（kāi）），向加工間隙實施衝液或抽液（yè）（或（huò）同時（shí）衝、抽（chōu）液）；如果短路和電弧等異常脈衝占有率在40 %～80 %範圍內增大，衝、抽液的壓力與流（liú）量（liàng）將相應增（zēng）大。同時，在短路和電（diàn）弧等異常脈衝占有率達到40 %時，“抬刀” 機構也被開啟，隨著短路和電弧等異（yì）常脈衝占有率在（zài）40 %～80 %範圍內變化，“抬刀”高度、頻（pín）率等參數也會相應變化。

     如果加工狀態檢測係統檢測到的短路和電弧等異常脈衝的占（zhàn）有率達到80 %， 計算機CPU 處（chù）理器將判定加工狀態“異常”，並會立即（jí）停止機床高頻電源工作（同時停止“抬刀”機構運動），並通過可調變頻器將工作液泵電機的工作（zuò）頻率調到55 Hz （加大衝、抽液流量和壓力）。
 
 
    計算（suàn）機CPU 處理器在同時收到既要求增高、又要（yào）求降低所述可調變頻（pín）器頻率的不同信號時，將按要求增高可調變頻器頻率的信號進（jìn）行處理（lǐ）。例如：液位達到預定高度，工（gōng）作液溫度為40 ℃時，雖然液位浮子的（de）“達到液位”信號要求可調變頻器將工作液泵電（diàn）機的（de）工作頻率降到30～35 Hz，但液溫傳感器感應（yīng）到（dào）的40 ℃液溫（wēn）卻要求可調變頻器將工作液（yè）泵
電機的工作頻率調到40 Hz （按Y=0.5K＋20 算得），此時計算機CPU 處理器將按液溫傳感器的（de）信號要求，將工作液泵電機的工作頻率調到40 Hz。

     當計算機CPU 處理器同時收到兩種（zhǒng）或兩種以（yǐ）上增高可調變頻器頻率的信號時，將按最高頻率調整要求處理。例如：液（yè）位達到預定高度、工作（zuò）液溫度為40 ℃時， 如果短路和電弧等異常脈衝占（zhàn）有率為60 %，若按液溫傳感器的40 ℃液溫要求，可調變頻器應將工作（zuò）液（yè）泵電機的工作頻率調（diào）到40 Hz； 而按加工狀態檢測係統檢測到的短（duǎn）路和電弧（hú）等異常（cháng）脈衝占有率為60 %的要（yào）求，可調變頻器應將工作液泵電機的工作頻率調到45 Hz （按Y=50X＋15 算得）。此時，計算機CPU 處理器會按加工狀態檢測係統的信號（hào）要求，將工作液（yè）泵電機的工作頻率調（diào）到45 Hz。當計算機CPU 處理器（qì）收（shōu）到液位（wèi）未達到設定高度、液溫達到70 ℃或短路、電弧等異（yì）常脈衝的占有率達80 %的任一信號時，除讓可調變頻（pín）器將（jiāng）工作液（yè）泵電機的工作頻（pín）率調（diào）到50～60 Hz 外， 還會關閉高頻電源，停止火花放電。
 
  
      5 、結論
   
 
     （1）通（tōng）過分析電火花成形加工對工作液係統的液位、液溫、衝抽液壓力和工作（zuò）液的潔淨度要求，得知電火花（huā）成（chéng）形加工中要根據（jù）加工狀態適時調整工作（zuò）液（yè）泵的流量和（hé）壓力。在遇到工作液槽液溫增高或加工狀（zhuàng）態不穩定時， 既要考慮降（jiàng）溫或排屑的需求，加大工（gōng）作液泵的（de）供應流量和壓力，又要考慮保（bǎo）持工作液的（de）潔淨度，適當減小工作液（yè）的流速和對紙芯過
濾器的衝擊力。大量（liàng）實踐證明：電火花成形加工過程中，大部分時（shí）間內加工處於穩定（dìng）的中、精（jīng）加工（gōng）狀態，因此在電火花成形加工的大部分時（shí）間內，保持工作液泵（bèng）處於低壓（yā）、小流量供液更（gèng）好。當電火花放電能量較大時（shí）（多數情況下，此時工作液槽的液溫在30～60 ℃區間變（biàn）化）， 按Y=0.5K＋20 的函數關係調整（zhěng）工作液（yè）泵的工作（zuò）頻率，能（néng）達到降低或（huò）平衡工作
液槽液溫的效果。當短路（lù）和（hé）電弧等異常脈衝的占有率（lǜ）在40 %～80 %範圍變化時，按Y=50X+15 的函數（shù）關係調整工作液泵（bèng）的工作（zuò）頻率，能（néng）使衝、抽液達到及時消除不穩定加工狀（zhuàng）態的效果。
 
     （2）基於上（shàng）述分析和大（dà）量（liàng）文（wén）獻表明，離心泵（bèng）采用變頻調速方式可有效節約能源。當離心泵的工作頻率調整不低於該泵電機額定頻率的75 %時，其流量Q、轉速n、揚程H、功率N 近似符合下列關係：

       因此，調整工作（zuò）液泵（離心泵）的流量和壓力，宜采用離心泵的電（diàn）機變頻調速方法。
 
     （3）采用如圖4、圖（tú）5 所示的電火花成形機床工作液循環係統（tǒng）控製方案，利用計算機CPU 處理器采集液位浮子、液溫傳感器、加工狀態檢測係統的信號，適時（shí）調整工作液泵（bèng）電機的頻率，從而調整工作液泵的流量和壓力，既能滿足電火（huǒ）花成形加工工藝（yì）要（yào）求，又（yòu）能實現工作液循環係統自動控製，節（jiē）約能源，降（jiàng）低離心泵的工作噪聲，延長泵的使用壽命（mìng）。更
重要的是采用圖5 所示（shì）的控製（zhì）方案，還有利於（yú）實現衝、抽液功能的自（zì）動切換，實現工作液係統的自動控製，提高電火花機床的自動化水平。