CN101318243A - 用于电火花线切割的非对称切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电火花线切割的非对称切割方法，采用双向走丝、电源脉冲放电进行切割加工，在电源脉冲间隔期间排渣，在走丝的两个不同方向，更改电源放电脉冲参数，生成不同脉冲宽度和脉冲间隙进行加工；本发明通过对不同走丝方向产生不同参数的放电脉冲，有利于顺利排渣，并且适用于不同厚度工件的快速切割，提高了快走丝电火花线切割的效率和速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种广泛应用于工业制造中的电火花线切割机床，尤其涉及电火花线切割机床的非对称切割方法，可加工模具、异型精密零件等。
背景技术
电火花线切割机床分为快走丝、中走丝和慢走丝机床。快走丝电火花线切割机床采用双向走丝机构，钼丝绕在丝筒上，往复运动切割，用电脉冲来切割工件，排渣主要在电源脉冲间隔期间进行，走丝方向从上往下时利于排渣，走丝方向从下往上时不利于排渣。现有的电火花线切割机床的电脉冲的宽度和间隔在不同的走丝方向设置是一样的，对于厚的工件，为了在走丝方向不利于排渣时能顺利排渣，电脉冲要设置较大的脉冲间隔，而该脉冲间隔对于利于排渣的走丝方向又太大了，这样整体切割速度就受到影响。对于普通厚度的工件，电火花线切割平均电流约为3A左右，而厚的工件进行切割时，由于设置了较大的电脉冲间隔，其平均电流只有1～2A，其切割速度大大下降，工件越厚对切割速度的影响越大。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种用于电火花线切割的非对称切割方法，可以通过控制不同走丝方向的电脉冲参数来提高快走丝电火花线切割的加工速度。
本发明采用的技术方案是：采用双向走丝、电源脉冲放电进行切割加工，在电源脉冲间隔期间排渣，在走丝的两个不同方向，更改电源放电脉冲参数，生成不同脉冲宽度和脉冲间隙进行加工。
具体包括如下步骤：
(1)检测走丝运动方向；
(2)在利于排渣的走丝方向，减小电源放电脉冲间隔，增加或不改变脉冲宽度，调整使得钼丝的平均电流不超过5A，并且保持切割进给量在前进。
(3)在不利于排渣的走丝方向，增加电源放电脉冲间隔，减小或不改变脉冲宽度，调整使得切割进给量在前进，钼丝的平均电流在1～3A之间；
(4)重复上述步骤(1)、(2)、(3)，直到加工完毕。
本发明通过对不同走丝方向产生不同参数的放电脉冲，有利于顺利排渣，并且适用于不同厚度工件的快速切割，提高了快走丝电火花线切割的效率和速度。
附图说明
图1是本发明非对称电火花线切割脉冲电源的硬件结构图；
图2是图1中单片机1的主程序流程图；
图3是图1中单片机1的定时器中断程序流程图；
图4为非对称电火花线切割脉冲电源的电路原理图。
具体实施方式
本发明采用双向走丝切割，在电源脉冲间隔期间进行排渣，当走丝方向从上往下时利于排渣，走丝方向从下往上时不利于排渣，电源采用非对称电火花线切割脉冲电源，如图1所示，包括单片机1、驱动电路2、脉冲参数设定开关3，其中单片机1分别与驱动电路2、脉冲参数设定开关3相连接，脉冲参数设定开关3用来设置电脉冲参数，驱动电路2用来放大单片机1的信号，是驱动脉冲电源的功率放大装置。单片机1通过对走丝方向检测，在走丝的两个不同的方向，通过更改电源放电脉冲参数，分别生成不同脉冲宽度和脉冲间隙放电脉冲进行加工，加工时，在利于排渣的走丝方向，采用利于排渣走丝方向的放电脉冲参数进行加工。在不利于排渣的走丝方向，采用不利于排渣走丝方向的放电脉冲参数进行加工，最后重复上述步骤往复切割，直到加工完毕。
如图2所示，所有的程序都保存在单片机1内。主程序主要实现初始化，包括初始化各种初值和中断，开中断，在主循环内实现清看门狗、读脉冲参数设定开关状态、检测走丝方向、根据脉冲参数设定开关3状态计算当前走丝方向定时器高电平和低电平计数值、将计数值缓冲等。采用脉冲参数设定开关3来设定电脉冲参数，其中某一位开关用来区分是输入哪个走丝方向的电脉冲参数。脉冲参数设定开关3可以设定不同走丝方向的电脉冲参数不一致，也可以根据需要设置成一致的。
如图3所示，单片机定时器中断的主要任务是根据主程序计算的高电平和低电平计数值判断该输出低电平还是高电平。如果高电平计数到，则设置输出为低电平并设置低电平计数值；如果低电平计数到，则设置输出为高电平并设置高电平计数值。
如图4所示，单片机1采用89S51；X5045P实现看门狗、电源电压检测和参数保存；参数设定开关3由上拉电阻和面板开关组成；驱动电路2由3个8050三极管和电阻实现；从接触器的辅助触点引出走丝方向信号，通过89S51的P0.4管脚进行检测；参数区分开关S9闭合时表示设置利于排渣走丝方向的放电脉冲参数，S9开关打开时表示设置不利于排渣走丝方向的放电脉冲参数，两种脉冲参数都保存在X5045P芯片的EEPROM内，停电也不会丢失。电火花线切割机床是通过行程开关控制接触器来改变走丝方向，从接触器的辅助触点引出走丝方向信号，送给所述单片机1。
上述非对称电火花线切割脉冲电源运行的具体步骤如下：
1、上电时，单片机1实现初始化，包括初始化各种初值和中断，开中断，读取保存在EEPROM内的两个走丝方向脉冲参数；
2、单片机1清看门狗；
3、读脉冲参数设定开关3的状态，如果与EEPROM内存储的参数不一致，则将新参数保存到EEPROM中，计算对应的脉冲宽度和脉冲间隙，缓存到存储单元；
4、单片机1读取管脚P0.4状态；
5、如果P0.4为低电平，表示工作在利于排渣的走丝方向，单片机1根据缓存到存储单元从设定开关和EEPROM中读入利于排渣的走丝方向的脉冲参数，计算定时器高电平计数值和低电平计数值，缓存到存储单元；定时器高电平计数值对应放电脉冲宽度，定时器低电平计数值对应放电脉冲间隔；因为是工作在利于排渣的走丝方向，所以定时器高电平计数值与低电平计数值比较大。
在电源脉冲间隔期间排渣，在利于排渣的走丝方向，不需要很大的脉冲间隔用来排渣，因此可以采用较小的放电脉冲间隙同时可以增加或不改变脉冲宽度，减小脉冲间隔使得单位时间内放电次数增加，所以切割速度提高。
两个走丝方向的脉冲参数设置的具体值和被加工工件的材质、厚度及钼丝的安全工作电流有关，实际设置参数时可以通过钼丝串接的电流表的观察钼丝工作电流和插补计算机显示的切割进给量来设置。在利于排渣的走丝方向，设置较小的放电脉冲间隔，增加或不改变脉冲宽度，通过钼丝串接的电流表的观察钼丝工作平均电流在5A左右，并且插补计算机显示的切割进给量在前进；如果显示的切割进给量在倒退，表示设置的脉冲间隔过小，不能正常排渣，要适当增加放电脉冲间隔，直到插补计算机显示的切割进给量在前进；为了保护钼丝，钼丝工作的平均电流一般不超过5A。
6、如果P0.4为高电平，表示工作在不利于排渣的走丝方向，单片机1根据缓存到存储单元从设定开关和EEPROM中读入不利于排渣的走丝方向的的脉冲参数，计算定时器高电平计数值和低电平计数值，缓存到存储单元；定时器高电平计数值对应放电脉冲宽度，定时器低电平计数值对应放电脉冲间隔；因为是在不利于排渣的走丝方向，所以定时器高电平计数值和低电平计数值比值较小；
在不利于排渣的走丝方向，为了能够顺利排渣，增加放电脉冲间隙同时可以减小或不改变脉冲宽度，同时插补计算机显示的切割进给量在前进，如果显示的切割进给量在倒退，则要适当增加放电脉冲间隔，直到插补计算机显示的切割进给量在前进，这时钼丝的平均电流一般在1～3A之间，如果工件厚度增加，钼丝的平均电流更小。
7、一个方向走丝过程通常要好几分钟，具体和钼丝长度及走丝速度有关，而定时器中断是在微秒数量级的，所以在一个方向走丝过程中定时器产生多次中断。定时器中断根据缓存到存储单元的主程序计算的高电平和低电平计数值，判断该输出低电平还是高电平。如果高电平计数到，则设置单片机P2.0管脚输出为低电平并设置低电平计数值；如果低电平计数到，则设置单片机P2.0管脚输出为高电平并设置高电平计数值，高电平即为放电脉冲，低电平即为脉冲间隔。
以上参数设置好后可以记录下来，加工同样工件时可以直接采用该参数并预先设定好。
8、重复步骤2、3、4、5、6、7，直到加工完毕。
下面是本发明的2个实施例：
实施例1
采用DK7750电火花线切割机床、钼丝直径为0.15mm、切割厚度为480mm的45号钢工件时，在利于排渣的走丝方向，设置放电脉冲宽度与脉冲间隙比为1∶8；调整使得钼丝的平均电流不超过5A，并且保持切割进给量在前进进行加工。在不利于排渣的走丝方向，设置放电脉冲宽度与脉冲间隙比为1∶16；调整使得切割进给量在前进，钼丝的平均电流在1～3A之间进行加工。
实施例2
采用DK7750电火花线切割机床、钼丝直径为0.15mm，切割厚度为250mm的45号钢工件时，在利于排渣的走丝方向，设置放电脉冲宽度与脉冲间隙比为1∶7；调整使得钼丝的平均电流不超过5A，并且保持切割进给量在前进进行加工。在不利于排渣的走丝方向，设置放电脉冲宽度与脉冲间隙比为1∶13；调整使得切割进给量在前进，钼丝的平均电流在1～3A之间进行加工。
Claims (4)
1.一种用于电火花线切割的非对称切割方法，将钼丝绕在丝筒上，采用双向走丝、电源脉冲放电进行切割加工，在电源脉冲间隔期间排渣，其特征是：在走丝的两个不同方向，更改电源放电脉冲参数，生成不同脉冲宽度和脉冲间隔进行加工。
2.根据权利要求1所述的用于电火花线切割的非对称切割方法，其特征是具体包括如下步骤：
(1)检测走丝运动方向；
(2)在利于排渣的走丝方向，减小电源放电脉冲间隔，增加或不改变脉冲宽度，调整使得钼丝的平均电流不超过5A，并且保持切割进给量在前进；
(3)在不利于排渣的走丝方向，增加电源放电脉冲间隔，减小或不改变脉冲宽度，调整使得切割进给量在前进，钼丝的平均电流在1～3A之间；
(4)重复上述步骤(1)、(2)、(3)，直到加工完毕。
3.根据权利要求2所述的用于电火花线切割的非对称切割方法，其特征是：步骤(2)中，如果切割进给量在倒退，则需增加放电脉冲间隔，直到切割进给量在前进。
4.根据权利要求2所述的用于电火花线切割的非对称切割方法，其特征是：步骤(3)中，如果切割进给量在倒退，则需增加放电脉冲间隔；直到切割进给量在前进；如果工件厚度增加，则需减小钼丝的平均电流。
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