基于RK3588 ARM+FPGA的电火花数控系统设计与测试（三）

上述章节已完成了数控系统上、下位机硬件平台各模块与接口设计，并改进脉冲
电源的电路结构与工作模态，完成了基于 FPGA 的脉冲电源放电策略的控制模块。本
章基于上述电路设计绘制 PCB 图纸并制板，搭建电火花小孔加工机床的硬件系统，测
试硬件系统在实际加工小孔过程中的性能，对改进脉冲电源的加工波形和实验结果进
行分析，验证整体硬件系统的实用性。
5.1****硬件平台实物搭建
图 5-1、图 5-2、图 5-3 与图 5-4 分别为数控系统的上位机硬件平台、下位机硬件平
台、脉冲电源以及接口板实物图。上位机核心板与基板之间采用板对板连接器连接，
易于安装和拆卸并且支持高速传输，体积小巧节省了大量的空间；下位机与上位机平
台使用双屏蔽工业以太网线连接有着出色的抗干扰能力；下位机作为控制系统和机床
的枢纽，直接与脉冲电源使用 IDC 排线连接，并通过接口板连接伺服电机驱动器。


5.2****硬件平台系统测试
硬件平台的系统测试首先要保证电路正确。在上电之前需要仔细校验电路板与原
理图，确认芯片是否有误，焊接是否正确，逐一校对引脚是否连接正确。为确保电源
系统安全性，对电源接口检测以防存在潜在的短路问题，并对测试点进行阻抗测试，
预防元件损坏、标识错误等问题。仔细检查是否存在虚焊或漏焊的问题，确保整体电
路的稳定性和可靠性。完成上述电路检测后，再进行硬件平台的系统程序测试。
5.5****加工实验
5.5.1****小孔加工实验
在电火花加工中，小孔的形成是去除周期性火花放电对工件热蚀除的结果。热蚀
除的工件如果不及时排除，在放电间隙内容易引起大量拉弧或段落的现象。而在电火
花加工中，尤其是小能量的电火花加工过程中，极间距离较小，废屑很难排出。当废
屑产生的速率小于排屑的速率时，废屑易沉积在加工区域，导致脉冲电源的能量用于
反复击碎废屑，严重影响了加工效率和加工质量。为了提高电火花加工的稳定以及加
工高速度应采取各种措施来促使废屑的排出。
如图 5-16 是使用了典型 RC 脉冲电源在调试电火花小孔加工中出现的排屑困难现
象。由于典型 RC 脉冲电源放电频率较快，但无法控制放电频率以及放电能量的大小，
因此无法通过增大脉间或使用大能量脉冲的办法来进行消电离环节，改善间隙状态。
在使用其进行加工时通常利用主轴伺服控制系统频繁的抬刀、提高工作液冲液的速度、
使用超声震动使废屑更加分散或使用主轴震动头等方法进行改善。