CN104014888A - 一种具有恒切深控制功能的电火花线切割机床控制方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种具有恒切深控制功能的电火花线切割控制方法，属于机械制造领域技术，该方法不依赖电极丝距离工件边缘的初始距离，而是通过控制系统检测电极丝与工件接近时的电信号判断二者是否开始处于放电加工状态，进而启动计数器，当达到预定值时，控制系统发出指令，机床停止进给并回退，从而够保证电极丝切入工件的深度是一个预先设定的值。

Description

一种具有恒切深控制功能的电火花线切割机床控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有恒切深控制功能的电火花线切割控制方法，属于机械制造领域技术。

背景技术

在电火花线切割加工中，电极丝从工件外初始位置切入工件时一般是由一段直线程序控制，该程序控制电极丝从工件外初始位置开始运动，逐渐接近工件，碰到工件后继续前进切入工件，直至该程序结束。在这一程序段中电极丝的行程c是确定的，见图1，但电极丝的初始位置距工件边缘的距离a一般没有严格的精度要求，因此电极丝切入工件的深度b是受初始距离影响的，即初始距离大，切入的深度就小；初始距离小，切入的深度就大。但在某些场合，要求电极丝切入工件的深度必须是恒定的，而不管电极丝与工件边缘的初始距离是多少。一种方法是每次加工前想办法保证电极丝距工件边缘初始距离恒定，但该方法效率极低，在大批量生产中显然是不合适的，例如线切割加工裂断连杆的初始应力槽时，切深要求一致，效率要求高，采用该方法显然难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有恒切深控制功能的电火花线切割控制系统。

该发明的技术方案是采用具有恒切深控制的软硬件系统实现恒切深控制，也即电极丝从初始位置向工件快速运动，接近工件时转为低速运动，当接近工件放电后，检测部分发出信号即电极丝11接近到工件12后，电极丝11与工件12放电，电流突然增大，取样电阻R6两端电压突然增大，通过采样电路9的电压也突然增大，通过电压比较电路10，取样电压比阈值电压大，比较器13输出端由原来的高电平变为低电平，此变化的信号送到控制系统1中的微处理器。微处理器外部中断引脚接收到此触发信号，产生外部中断，控制系统微处理器开始计数，并控制电机15正向转动，电极丝开始切入工件，当微处理器的计数达到设定值时，标明电极丝已切入到预定深度，控制系统微处理器停止计数，并控制方向的引脚翻转，使控制电机15向与原来相反方向转动，回退到初始位置从而实现恒切深控制。实际加工中电极丝初始位置距离工件边缘精确距离难以确定，但是大致距离可以估算，为避免电极丝从快进到切割工进时的速度突变，控制系统先是控制电极丝向工件快速运动，快接近工件时再减速以低速触碰工件，然后以切割速度，也即伺服工进速度加工工件。当切割到预定深度时，控制系统发出指令，电极丝回退至初始位置。实际加工中，控制系统也可以是控制工件相对电极丝运动，或者同时控制电极丝和工件使两者相对运动。

附图说明：

图1电火花线切割切入工件示意图

图2电火花线切割放电状态检测图

图3软件流程图

图4恒切深电火花线切割机床控制系统

图5恒切深电火花线切割机床控制系统

其中12为工件，11为电极丝，9采样电路，10电压比较电路，13比较器。

具体实施例：

下面给出一个实施本方法的具体实施例。系统控制系统由主控单元1，前置驱动2，功率放大器3，低压直流电源4，高压直流电路5，电极丝和工件电极对6，检测电路7，运动机构17组成，见图4。

1，2，3，4，5共同构成了系统脉冲主电路8，用于在电极丝和工件之间施加电脉冲，实现火花放电加工，同时主控单元1还与电机驱动器14、电机15、工作台16、丝杠18构成运动控制系统，见图5。电极对6由电极丝11和工件12组成，见图2和图5，检测电路7，由采样电阻R6、采样电路9和电压比较电路10组成，见图2。

主控单元1是由微处理器为核心器件构成的控制系统，其作用为：1)作为信号发生器为脉冲电源提供脉冲信号；2)对机械系统进行运动控制；3)接收加工状态信号，并对其进行处理，实现对加工过程的实时控制。

其实现上述功能方式为：

1)脉冲信号发生器。主控单元1输出的脉冲信号经过前置驱动2、功率放大器3，对高压直流电路5产生的直流电进行斩波，产生脉冲电流供给电极丝和工件，低压直流电源4负责为主控单元1和功率放大器3供电。

2)运动控制。主控单元1发出控制信号给电机驱动器14，功率放大后传递给电机15，再通过工作台16、丝杠18控制机械系统运动。同时，接收来自检测电路7的电信号，通过比较判断，控制机械系统进给还是后退，快进给还是慢进给。

所述前置驱动器2，提供可以使功率放大器3工作的信号。所述功率放大器3可以采用MOSFET或IGBT，提供可以使电极丝11和工件12正常工作的电压和电流。低压直流电源4给微处理器和前置驱动器提供工作电压。

所述工件电极对6由电极丝11和工件12组成。

所述检测电路7，由采样电阻R6、采样电路9和电压比较电路10组成。其中所述采样电路9，选用固定分压比平均电压采样电路，二极管D1用快速恢复二极管。采样电路9，跨接在限流电阻R6两边。所述电压比较电路10，由比较器13、电阻R3、R5、R8和稳压二极管D9组成。比较器13的负输入和所述电压比较电路10中R7相连接，该正输入电压作为比较阈值，比较器13输出端接上拉电阻R5，并输出到控制系统1。

具体实施方式：

图4中脉冲电源主电路8发出脉冲，控制系统1向电动机驱动器14发出运动指令，使控制电机15动作，丝杠18带动工作台16和推杆件19运动，从而使电极丝11从初始位置向工件12快速运动。在实际加工中电极丝初始位置距离工件边缘的精确距离难以确定，但是大致距离可以估算，为避免电极丝从快进到工进时速度突变，控制系统1先是控制电极丝向工件快速运动，在单片机中设定计数器的值N即要切割的深度，刚开始单片机控制钼丝快速向工件进给并未接触到工件，单片机记录脉冲数在变量A中。快接近工件时再减速以低速接近工件，放电之后以工进速度切割工件。此过程中电极丝11和工件12处于开路状态，脉冲电源主电路8的电流很小，从而使得取样电阻R6两端电压很小，取样电阻R6，其两端电压变化反应出工件和电极丝的加工状态，此变化的电压信号U传送至电阻R4和电阻R7两端，电阻R7两端电压值为此电压信号传送到比较器13负输入端，该负输入电压小于比较器13正端阈值比较器13输出端为高电平。

电极丝11低速接近工件12并接触到工件12后，电极丝11与工件12放电，电流突然增大，取样电阻R6两端电压突然增大，通过采样电路9的电压也突然增大，通过电压比较电路10，取样电压比阈值电压大，比较器13输出端由原来的高电平变为低电平，此变化的信号送到控制系统1中的微处理器的外部中断引脚。微处理器外部中断引脚接收到此触发信号，产生外部中断。微处理器内部计数器开始计数，记录工进脉冲数在变量B中，记录进给的步数，控制电机15正向转动，电极丝以工进速度开始切割工件。直到计数值B与设定值N相等，单片机停止计数，说明已经切割到了想要的深度。这时，微处理器控制方向的引脚翻转，使控制电机15向与原来相反方向转动，电极丝回退，回退的步数为A+B。实现恒切深控制。当在加工工程中发生短路时，钼丝回退一个固定的距离，所对应的脉冲数是C，在步进电机回退C步的同时，变量B减去C。单片机的程序流程图如图3所示。

Claims (3)

1.一种具有恒切深控制功能的电火花线切割控制方法，包括检测部分和控制部分，其特征在于：检测部分检测到电极丝与工件接触后，触发微处理器开始计数，当达到预定数字后，控制部分发出指令停止机床进给并回退。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割控制方法，其特征在于：实现该方法的控制系统控制电极丝相对于工件实现快进、工进和切割三种形式的运动。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割控制方法，其特征在于：实现该方法的控制系统中，电阻R1与电极对6并联后再与分流电阻R6，功率放大器3，高压直流电路5串联，采样电路9，由二极管D1，电阻R2，R4，R7和电容C1，C2组成，跨接在限流电阻R6两边，电压比较电路10由电阻R3，R5，R8，稳压二极管D9及比较器13组成，比较器13的负输入和所述电压比较电路10中R7相连接，与检测电路在电阻R4，R7之间联接，比较器13输出端接上拉电阻R5，并输出到控制系统1。