CN104107967B - 一种智能控制高频脉冲电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能控制高频脉冲电源，属于金属电火花加工设备的控制技术领域，其中包括控制装置，所述控制装置分别与所述参数设置装置、检测装置、驱动装置连接，用以根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据调整所述参数设置装置的输出参数，以及根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据自动调整所述驱动装置的输出参数。其技术方案的有益效果是：加工过程稳定，不仅跟踪进给平稳，而且不易断丝，允许加工电流大幅提高；可实现脉冲参数优化和在线实时控制，使单位加工电流的切割速度明显提高，可根据实际放电状态改变脉冲电流上升率，使电极丝的损耗大大降低，有助于延长电极丝使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及金属电火花加工设备的控制装置，尤其涉及一种智能控制高频脉冲电源。
背景技术
基于脉冲放电时的电腐蚀现象的电火花线切割机床，自上世纪五十年代问世以来，已得到飞速发展，现已广泛用于国民经济的各个制造部门，尤其是在模具加工行业，更是成为主要的加工设备之一。
随着模具工业的发展，精密模具制造的比重愈来愈大，迫切希望提高电火花线切割加工工艺效果，不仅要求速度快，而且要有尚佳的加工表面质量和较高的加工精度。目前的往复高速走丝电火花线切割机床，虽然大多标称最大切割速度可达120-150mm2/min，但因加工不够稳定，容易发生断丝现象，所以生产上实际应用的切割速度通常只有50-80mm2/min，使得加工效率较低。
发明内容
针对现有的电火花线切割机床存在的上述问题，现提供一种旨在实现稳定加工，进而提高切割速度的智能控制高频脉冲电源。
一种智能控制高频脉冲电源，应用于电火花切割机床，其中，包括控制装置、用以设置和优化所述电火花切割机床放电脉冲参数的脉冲参数设置装置、与所述电火花切割机床用以将脉冲信号能量放大后输送给放电间隙的功率放大装置、与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件相连接用以检测所述电火花切割机床放电间隙放电状态的检测装置以及用以控制所述电火花切割机床的坐标工作台移动速度的驱动装置；
所述功率放大装置与所述参数设置装置连接；所述控制装置分别与所述 参数设置装置、检测装置、驱动装置连接，用以根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据调整所述参数设置装置的输出参数，以及根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据调整所述驱动装置的输出参数。
优选的，所述控制装置包括判断模块，所述判断模块内预置有所述电火花切割机床的放电间隙的各种放电状态的判断标准，预设的加工条件以及与各种所述放电状态的判断标准对应的所述参数设置装置的输出参数以及所述驱动装置的输出参数，所述判断模块根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据以及所述判断模块内预置的所述判断标准自动调整所述参数设置装置的输出参数以及所述驱动装置的输出参数。
优选的，所述检测装置通过光电耦合器件与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接。
优选的，所述检测装置通过光电耦合器件与所述控制装置连接。
优选的，参数设置装置通过光电耦合器件与所述控制装置连接。
优选的，所述参数设置装置的输出参数的范围为：放电脉冲的脉宽为0.5～128μs，放电脉冲的电流为5～70A，加工电流为0～10A，放电脉冲的电流上升率为10～200A/μs。
优选的，所述功率放大装置包括预放大单元和二级放大单元，所述预放大单元与所述参数设置装置连接用以将所述参数设置装置的输出信号放大为适合所述二级放大单元处理的信号，所述二级放大单元与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接用以产生放电脉冲。
优选的，所述控制装置包括连接计算机的接口，计算机通过所述接口连接所述控制装置以设置或者改变所述判断模块内预置的所述电火花切割机床的放电间隙的各种放电状态的判断标准，以及设置或者改变与各种所述放电状态的判断标准对应的所述参数设置装置的输出参数以及所述驱动装置的输出参数。
上述技术方案的有益效果是：
加工过程稳定，不仅跟踪进给平稳，而且不易断丝，允许加工电流大幅提高；可实现脉冲参数自优化和在线实时控制，使单位加工电流的切割速度(也称切割效率)明显提高，可根据实际放电状态改变脉冲电流上升率，使 电极丝的损耗大大降低，有助于延长电极丝使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种智能控制高频脉冲电源的实施例的逻辑结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明一种智能控制高频脉冲电源，应用于电火花切割机床，其中，包括控制装置、用以设置和优化所述电火花切割机床放电脉冲参数的脉冲参数设置装置、与所述电火花切割机床用以将脉冲信号能量放大的脉冲输送给放电间隙的功率放大装置、与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接用以检测所述电火花切割机床放电间隙放电状态的检测装置以及用以控制所述电火花切割机床用以放置工件的坐标工作台移动速度的驱动装置；
上述技术方案通过检测装置对放电间隙放电状态的检测并反馈至控制装置，同时，控制装置根据检测装置检测到的放电状态对参数设置装置的输出参数和驱动装置的输出参数同时进行调整，从而均能根据电火花切割机床的实际工况进行调整，控制电火花切割机床的坐标工作台移动速度，维持最佳放电间隙，以提高电火花切割机床的加工稳定性，进而可在大电流加工的同时提高切割速度。
于上述技术方案基础上，进一步的，控制装置可包括判断模块，判断模块内可预置电火花切割机床的放电间隙的各种放电状态的判断标准，以及与各种放电状态的判断标准对应的参数设置装置的输出参数以及驱动装置的输出参数，判断模块根据检测装置检测到的电火花切割机床的放电间隙的放电数据结合判断模块内预置的判断标准对电火花切割机床的放电间隙的放电状态进行判断，并根据预置的判断标准对应的脉冲参数设置装置的输出参数以及驱动装置的输出信号，对参数设置装置以及驱动装置进行调整。电火花切割机床的放电间隙比较典型的放电状态有如极间短路、正常放电以及极间开路等，对应每种状态，控制装置均能根据检测装置均相应的回馈通过判断模 块进行判断，并对应上述放电状态根据预设的调整策略对参数设置装置以及驱动装置进行调整，以稳定电火花切割机床的加工过程。
于上述技术方案基础上，进一步的，检测装置可通过光电耦合器件与电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接。由于电火花切割机床的电极丝要通过较高的电压，直接连接可能对电源造成较大的影响，因此通过光电耦合器件连接可实现有效隔离，保护电源控制部分避免损坏。在此基础上，检测装置亦可通过光电耦合器件与控制装置连接；同时，参数设置装置亦可通过光电耦合器件与控制装置连接。
在本发明一个优选的实施例中，参数设置装置的输出参数的范围为：放电脉冲的脉宽为0.5～128μs，放电脉冲的电流为5～70A，加工电流为0～10A，放电脉冲的电流上升率为10～200A/μs。于上述输出参数范围时，经测试，采用本发明的智能控制高频脉冲电源加工电流提高到6.5A，并且加工速度提高至180mm2/min以上时，加工仍十分稳定，持续加工4小时也未发生电极丝断丝现象；而极限最大加工电流可提高至10A，最大切割速度可提高至260mm2/min。同时，采用控制装置根据检测装置检测到的放电状态对参数设置装置的参数输出和驱动装置的参数输出进行实时调整后，使单位加工电流的切割速度(也称切割效率)显著提高。普通高频电源的切割效率一般为20-25mm2/min.A而采用本发明的实施例中提供的智能控制高频脉冲电源则可达26-32mm2/min.A。
于上述技术方案基础上，进一步的，功率放大装置可包括预放大单元和二级放大单元，预放大单元与参数设置装置连接用以将参数设置装置的输出参数放大为适合二级放大单元处理的信号，二级放大单元与电火花切割机床的电极丝连接用以产生放电脉冲。其中预放大单元可由一集成电路芯片形成，控制装置可通过输出信号控制参数设置装置和预放大单元的工作顺序以实现根据放电状况改变放电脉冲电流的上升率，从而降低电极丝的损耗，以延长电极丝的使用寿命。二级放大单元可通过一组开关速度较快的场效应管形成的放大回路和多组开关速度较慢的场效应管各自形成的放大回路并联形成，在一个较优的实施方式中，开关速度较慢的场效应管形成的放大回路可采用五组并联的形式。
于上述技术方案基础上，进一步的，控制装置可包括连接计算机的接口， 计算机通过接口连接控制装置以设置或者改变判断模块内预置的电火花切割机床的放电间隙的各种放电状态的判断标准，以及设置或者改变与各种放电状态的判断标准对应的参数设置装置的输出参数以及驱动装置的输出参数。通过计算机连接控制装置可针对各种加工需求，将合理优化的判断标准和判断标准对应的参数设置装置的输出参数以及驱动装置的输出参数预置于判断模块内以实现最佳加工状态，同时还可以实现计算机对智能控制高频脉冲电源的实时在线控制，以进一步提高本发明智能控制高频脉冲电源的技术方案的加工效率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种智能控制高频脉冲电源，应用于电火花切割机床，其特征在于，包括控制装置、用以设置脉冲参数的参数设置装置、用以将脉冲信号能量放大后输送给放电间隙的功率放大装置、与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接用以检测所述电火花切割机床放电间隙放电状态的检测装置以及用以控制所述电火花切割机床的坐标工作台移动速度的驱动装置；
所述功率放大装置与所述参数设置装置连接；
所述控制装置分别与所述参数设置装置、检测装置、驱动装置连接，用以根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据调整所述参数设置装置的输出参数，以及根据所述检测装置检测到的所述电火花切割机床的放电间隙的放电数据调整所述驱动装置的输出参数；
所述控制装置包括判断模块，所述判断模块内预置有所述电火花切割机床的放电间隙的各种放电状态的判断标准，以及与各种所述放电状态的判断标准对应的所述参数设置装置的输出参数以及所述驱动装置的输出参数，所述判断模块根据预设的加工条件、所述检测装置检测到的放电间隙的放电数据以及所述判断模块内预置的所述判断标准调整所述参数设置装置的输出参数以及所述驱动装置的输出参数。
2.如权利要求1所述智能控制高频脉冲电源，其特征在于，所述检测装置通过光电耦合器件与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接。
3.如权利要求1所述智能控制高频脉冲电源，其特征在于，所述检测装置通过光电耦合器件与所述控制装置连接。
4.如权利要求1所述智能控制高频脉冲电源，其特征在于，参数设置装置通过光电耦合器件与所述控制装置连接。
5.如权利要求1所述智能控制高频脉冲电源，其特征在于，所述参数设置装置的输出参数的范围为：放电脉冲的脉宽为0.5～128μs，放电脉冲的电流为5～70A，加工电流为0～10A，放电脉冲的电流上升率为10～200A/μs。
6.如权利要求1所述智能控制高频脉冲电源，其特征在于，所述功率放大装置包括预放大单元和二级放大单元，所述预放大单元与所述参数设置装置连接用以将所述参数设置装置的输出信号放大为适合所述二级放大单元处理的信号，所述二级放大单元与所述电火花切割机床上组成放电间隙的电极丝和工件连接用以产生放电脉冲。
7.如权利要求1-6中任一所述智能控制高频脉冲电源，其特征在于，所述控制装置包括连接计算机的接口，计算机通过所述接口连接所述控制装置以设置或者改变所述判断模块内预置的所述电火花切割机床的放电间隙的各种放电状态的判断标准，以及设置或者改变与各种所述放电状态的判断标准对应的所述参数设置装置的输出参数以及所述驱动装置的输出参数。
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