1. 研究目的与意义
1.1 研究背景
在制造业以及其他地方，加工技术无疑扮演了重要的角色，而作为加工手段之一的电火花加工是有别于传统的机械加工的，其实现方式具有一定的技术难度，当然，在特定领域难度的增加换来的是更优异的性能。据我所查资料，电火花加工目前应用的领域有：高硬度零件加工、型腔尖角部位加工、深腔部位的加工、模具上的筋加工、小孔加工、在工件表面刻制文字、花纹等。
以上所提前的应用领域，小孔加工尤为重要，此次所研究的数控系统就是电火花小孔加工领域。
2. 研究内容和预期目标
本文针对数控电火花加工控制系统的特点以及加工过程的实际情况，从以下几方面分析研究：
（1）间隙电压采集，在电火花加工过程中，电火花加工状态的识别，加工间隙的检测决定了其是否能够高效稳定的运行。目前传统的采样方式存在信息失真或是相同间隙大小检测到不同的间隙电压等问题，其采样值不够准确，状态检测存在误差，为此，需要设计高性能的采样电路以满足系统对准确、稳定的要求。
（2） 放电间隙的状态判断，电火花放电是一个十分复杂的过程，其影响因素多，随机性强，是需要攻克的难点。电火花放电的状态一般分为5种，其中短路与电弧放电是需要注意的状态，这两种状态对加工工件以及电源系统都有比较大的损伤，尤其是电弧放电，在工具以及工件表面都会形成难以去掉的烧伤，黑斑。而正常放电与电弧放电的电压电流幅值比较接近，不易区分，为此我们需要研究放电间隙的实时检测，区分开各个不同的状态，为伺服进给控制和脉冲电源自适应调节提供依据，提高加工过程的稳定性和加工质量。
3. 研究的方法与步骤
本系统是基于ARM Cortex-M3的数控电火花加工控制系统，整体结构如下图所示。
图1 系统结构框图
本文整体的研究步骤如上图说示，整个系统大致可分为三个部分，其一，核心部分即ARM Cortex-M3处理器，其二，各功能模块，其三，执行机构即步进电机。
整篇论文的设计以高精度电火花小孔加工为目的，分模块逐步解决所涉及到的各个问题。首先，整个系统是一个闭环系统，其控制器选用具有高性能、低功耗、低价格等特点的ARM系列的Cortex-M3,其次，为了提高整个系统的精度，单片机需要获取的信息一是间隙电压，因此需要设计高性能的采样电路，二是放电状态检测，三是闭环位置检测，这三个部分都需要设计专用的电路来实现其功能。
系统的执行部分由步进电机完成，为了能够精确响应处理器所发脉冲，此处需要设计一个步进电机的闭环驱动程序。之前也提到在工作过程中影响整个系统精度的因素很多，而规避这些因素的方法就是ARM芯片在接收到上述所提到的信息，在系统内部经过程序的处理，作出正确的动作判断，为此需要编制相应的软件程序来满足要求，软件部分则使用C语言为编程语言。
具体步骤整理如下：
（1） 选择ARM Cortex-M3处理器。
（2） 设计单片机的各个外围功能模块。
（3） 设计步进电机的驱动电路。
（4） 绘制电路原理图，并完成安装，调试。
（5） 软件部分编制步进电机闭环移动定位程序和间隙电压采集程序、数控小孔机电加工伺服控制程序。
（6） 整体调试，并记录系统性能。
4. 参考文献
[1] 周立功. 深入浅出cortex-m3—lpc175x(上册). 广州致远电子有限公司，2010
[2] 周立功. 深入浅出cortex-m3—lpc175x(下册). 广州致远电子有限公司，2010
[3] 王为青. 程国钢；单片机keil cx51应用开发技术. 人民邮电出版社，2006
5. 计划与进度安排
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