CN109807442B - 一种非高频等离子切割机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非高频引弧等离子切割机，公开了一种非高频等离子切割机的控制方法，包括开始切割步骤，控制电路启动切割电源电路，割炬内电极与引导端子定电流短路，开通压缩气源并控制三通阀导通割炬与气管，割炬内电极与引导端子间形成引导弧，控制电路控制主弧电路接收引导弧形成工作弧；停止切割步骤，控制压缩气源关闭，控制三通阀导通割炬与外界大气；重复启动步骤，控制三通阀导通割炬与气管，割炬内电极与引导端子定电流短路，控制压缩气源启动供气，形成引导弧，然后形成工作弧；三通阀，让割炬内残存的高压气体能够反向于割炬释放到大气中去，实现了快速泄放，保证了重新切割时电极和喷嘴的稳定接触，提高了引弧成功率，保证了引弧质量。

Description

一种非高频等离子切割机的控制方法

技术领域

本发明涉及非高频引弧切割机，更具体地说，它涉及一种非高频等离子切割机的控制方法。

背景技术

目前国内生产的切割机绝大部分采用高压高频引弧电路，其原理是利用高压高频使割炬内电极和喷嘴之间的空气电离，进而产生引导弧进行弧转移切割。这种高频引弧等离子切割机的引弧电路很难保证引弧成功率，引弧时高压高频放电产生的电磁干扰和高频辐射难以控制，应用于数控切割的效果不甚理想。

因此出现了非高频引弧电路的切割机，其原理是割炬内电极与喷嘴先短路，然后通过压缩空气使两者吹离，在吹离的瞬间形成电火花使空气电离，进而通过控制电路产生引导弧进行弧转移切割。非高频定电流短路引弧技术，基本消除了引弧时高压高频放电产生的电磁干扰，可以很好地应用数控切割。

但是，非高频引弧需要气管提供压缩空气以吹开割炬内电极和喷嘴，切割机在工作时需要频繁地启闭，就需要频繁地启闭气管，关断气管后，气管内的压缩空气还会持续的喷出，再接着快速启动切割机时，这些残存的气体压力足以支持割炬内电极和喷嘴分离，无法实现引弧，需要等待残存的气体泄漏后才能成功引弧，切割机快速启闭的引弧速度慢、引弧成功率也低。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种非高频等离子切割机的控制方法，其具有引弧成功率高、引弧速度快的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种非高频等离子切割机的控制方法，包括：

切割电源电路，包括割炬以及割炬内电极，所述割炬通过三通阀连通有吹向所述割炬内电极的气管，所述气管与外界的压缩气源连通；

控制电路，与所述压缩气源、所述三通阀以及所述切割电源电路控制连接，所述控制电路控制所述压缩气源的开启与关闭、控制所述三通阀导通所述割炬与所述气管或者导通所述割炬与外界大气；

引弧电路，受控连接于所述切割电源电路，包括功率器件以及引导端子，所述引导端子用于与所述割炬内电极接触，所述功率器件给所述引导端子提供功率在所述引导端子与所述割炬内电极短路时形成引导弧；

主弧电路，与工件电连接，受控连接于所述控制电路，用于通过工件接收导弧形成并维持工作弧；

开始切割步骤，所述控制电路启动所述切割电源电路，所述割炬内电极与所述引导端子定电流短路，开通所述压缩气源并控制所述三通阀导通所述割炬与所述气管，所述割炬内电极与所述引导端子被压缩空气吹开瞬间产生电火花形成引导弧，所述控制电路控制所述主弧电路接收所述引导弧形成并维持工作弧；

停止切割步骤，所述控制电路控制所述压缩气源关闭，然后控制所述三通阀导通所述割炬与外界大气。

通过上述技术方案，在压缩气源与割炬之间靠近割炬的位置设置三通阀，让割炬内残存的高压气体能够快速且反向于割炬释放到大气中去，实现了快速泄放，保证了重新切割时电极和喷嘴的稳定接触，所以提高了引弧成功率；三通阀离割炬距离短，割炬内残存气体泄放速度快，时间短，降低了再次引弧的等待时间，提升了引弧速度，保证了引弧质量。

进一步的，重复启动步骤，所述控制电路控制所述三通阀导通所述割炬与所述气管，所述割炬内电极与所述引导端子定电流短路，然后控制所述压缩气源启动供气，所述割炬内电极与所述引导端子被压缩空气吹开瞬间产生电火花形成引导弧，所述控制电路控制所述主弧电路接收所述引导弧形成并维持工作弧。

进一步的，循环执行所述停止切割步骤与所述重复启动步骤。

通过上述技术方案，循环执行两个步骤能够最大化地缩短切割时间，提高切割效率。

进一步的，所述三通阀导通所述割炬与外界大气的持续时间为预先设置的设定时间段，所述设定时间段小于5s。

通过上述技术方案，设定时间段用于冷却割炬。

进一步的，所述停止切割步骤中，所述压缩气源不关闭。

通过上述技术方案，压缩气源不关闭能够避免压缩气源重复启停带来的能源损耗与设备损耗。

进一步的，所述引弧电路与所述主弧电路不共用所述切割电源电路的一组输出端。

通过上述技术方案，引弧电路与主弧电路之间由于负载变化而导致的电源干扰降到最低。

进一步的，所述主弧电路电连接的所述切割电源电路的输出回路中串联有滤波电路。

通过上述技术方案，滤波电路能够让主弧电路更加稳定，让工作弧更稳定。

进一步的，所述割炬与所述主弧电路均电连接在所述滤波电路的后端，所述引弧电路电连接在所述滤波电路的前端。

通过上述技术方案，主弧电路负载的波动从后端到前端后会被大幅度削弱，从而降低主弧电路负载的波动对引弧电路带来的影响。

进一步的，所述三通阀为两位三通电磁阀。

通过上述技术方案，二位是指电磁阀的阀芯有两个不同的工作位置，即导通与阻断，三通指电磁阀的阀体上有三个通道口，两位三通电磁阀一般为单线圈单电控，两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的，常闭型两位三通电磁阀动作原理为给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，相当于点动，常开型与常闭型相反。

进一步的，所述两位三通电磁阀不与所述主弧电路或者所述引弧电路共用所述切割电源电路的一组输出端。

通过上述技术方案，两位三通电磁阀的动作不会受到主弧电路或者引弧电路负载变化的干扰，保证气路流通的稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在压缩气源与割炬之间靠近割炬的位置设置三通阀，让割炬内残存的高压气体能够反向于割炬释放到大气中去，实现了快速泄放，保证了重新切割时电极和喷嘴的稳定接触，所以提高了引弧成功率；三通阀离割炬距离短，割炬内残存气体泄放速度快，时间短，降低了再次引弧的等待时间，提升了引弧速度，保证了引弧质量。

附图说明

图1为本发明实施例方法基于的电路示意图。

附图标记：1、切割电源电路；101、整流滤波模块；102、驱动控制模块；103、逆变模块；104、检测模块；105、整流模块；106、输出采样模块；107、滤波电路；2、控制电路；3、引弧电路；301、功率器件；302、引导端子；4、主弧电路；5、三通阀；6、压缩气源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例

一种非高频等离子切割机的控制方法，如图1所示，基于切割电源电路1、控制电路2、引弧电路3以及主弧电路4。

切割电源电路1包括枪状的割炬以及割炬内电极，割炬通过三通阀5连通有向割炬内电极吹气的气管，气管与外界的压缩气源6连通。压缩气源6可采用高压气罐，高压气罐上带有电磁阀，接受外界的控制信号来控制高压气罐是否向外输出高压气体，三通阀5标记可采用两位三通电磁阀，其中，二位是指电磁阀的阀芯有两个不同的工作位置，即导通与阻断，三通指电磁阀的阀体上有三个通道口，两位三通电磁阀一般为单线圈单电控，两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的，常闭型两位三通电磁阀动作原理为给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，相当于点动，常开型与常闭型相反。两位三通电磁阀中会产生两路通路，一路为导通压缩气源6与割炬，即P-A导通、R-A阻断，另一路为导通外界空气与割炬，即R-A导通、P-A阻断，瞬时只导通上述的其中一路。切割电源电路1包括依次电连接的整流滤波模块101、驱动控制模块102、逆变模块103、检测模块104、变压器RT1、整流模块105、以及输出采样模块106组成。整流滤波模块101与外界电源电连接，外界电源可为市电，逆变模块103可包括全桥逆变电路并受到驱动控制模块102的控制，驱动控制模块102可采用现有技术中控制全桥逆变电路的逆变控制集成芯片，逆变模块103与变压器RT1以及检测模块104串联成变压器RT1的一次侧回路，检测模块104检测一次侧回路中逆变控制集成芯片所需的电信号，逆变控制集成芯片根据电信号来调整逆变模块103的工作参数。变压器RT1的二次侧与全桥整流电路组成的整流模块105电连接，整流模块105的输出端串联有输出采样模块106，输出采样模块106用于采集输出端的电流或者电压信号并向外发送。

控制电路2可采用单片机、DSP或者工业计算机等含有CPU与控制IO组成的模块电路或者模块系统，控制电路2与压缩气源6上的电磁阀电连接以通过电磁阀控制压缩气源6的输气状态。控制电路2中的CPU通过控制IO与两位三通电磁阀电连接，选择两位三通电磁阀的导通回路，控制电路2还与切割电源电路1控制连接，以控制切割电源电路1的工作状态，如启动、关闭或者重复启动状态。控制电路2与驱动控制模块102电连接，用于控制逆变模块103的工作参数，控制电路2接收输出采样模块106采集的电流或者电压信号。控制电路2控制压缩气源6的开启与关闭、控制三通阀5导通割炬与气管或者导通割炬与外界大气。

引弧电路3受控连接于切割电源电路1，引弧电路3包括功率器件301以及引导端子302，功率器件301可采用功率开关管Q5，以改变引导端子302上输出的功率，当引导端子302用于割炬内电极接触后会短路形成大电流，而在两者接触后分离时会让两者之间的空气电离，实现了功率器件301给引导端子302提供功率在引导端子302与割炬内电极短路时形成引导弧。

主弧电路4受控连接于控制电路2，与工件电连接以与割炬形成用于切割的电连接回路，用于通过工件接收导弧形成并维持工作弧。引导端子302电离空气形成引导弧后，压缩空气将电离的空气吹向工件，让工件与主弧电路4之间形成工作弧。

其中，引弧电路3与主弧电路4不共用切割电源电路1的一组输出端。主弧电路4电连接的切割电源电路1的输出回路中串联有滤波电路107。滤波电路107包括串联在整流模块105输出端负极上的电感L2，电感L2的两端均通过热敏电阻与整流模块105输出端正极电连接，整流模块105输出端负极与整流模块105输出端正极之间电连接有电阻。割炬与主弧电路4均电连接在滤波电路107的后端，引弧电路3电连接在滤波电路107的前端。两位三通电磁阀不与主弧电路4或者引弧电路3共用切割电源电路1的一组输出端。

开始切割步骤，控制电路2启动切割电源电路1，割炬内电极与引导端子302定电流且定时间短路以引弧，定时间是指小于5s的时间。开通压缩气源6并控制两位三通电磁阀导通割炬与气管，割炬内电极与引导端子302被压缩空气吹开瞬间产生电火花形成引导弧，控制电路2控制主弧电路4接收引导弧形成并维持工作弧。

停止切割步骤，控制电路2控制压缩气源6关闭，然后控制两位三通电磁阀导通割炬与外界大气，三通阀5导通割炬与外界大气的持续时间为预先设置的设定时间段，设定时间段小于5s。在停止切割步骤中，压缩气源6不关闭。

在使用切割机的过程中，可执行重复启动步骤，控制电路2控制三通阀5导通割炬与气管，割炬内电极与引导端子302定电流短路，然后控制压缩气源6启动供气，割炬内电极与引导端子302被压缩空气吹开瞬间产生电火花形成引导弧，控制电路2控制主弧电路4接收引导弧形成并维持工作弧。在使用切割机的过程中，可循环执行停止切割步骤与重复启动步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，包括：

切割电源电路（1），包括割炬以及割炬内电极，所述割炬通过三通阀（5）连通有吹向所述割炬内电极的气管，所述气管与外界的压缩气源（6）连通；

控制电路（2），与所述压缩气源（6）、所述三通阀（5）以及所述切割电源电路（1）控制连接，所述控制电路（2）控制所述压缩气源（6）的开启与关闭、控制所述三通阀（5）导通所述割炬与所述气管或者导通所述割炬与外界大气；

引弧电路（3），受控连接于所述切割电源电路（1），包括功率器件（301）以及引导端子（302），所述引导端子（302）用于与所述割炬内电极接触，所述功率器件（301）给所述引导端子（302）提供功率在所述引导端子（302）与所述割炬内电极短路时形成引导弧；

主弧电路（4），与工件电连接，受控连接于所述控制电路（2），用于通过工件接收导弧形成并维持工作弧；

开始切割步骤，所述控制电路（2）启动所述切割电源电路（1），所述割炬内电极与所述引导端子（302）定电流短路，开通所述压缩气源（6）并控制所述三通阀（5）导通所述割炬与所述气管，所述割炬内电极与所述引导端子（302）被压缩空气吹开瞬间产生电火花形成引导弧，所述控制电路（2）控制所述主弧电路（4）接收所述引导弧形成并维持工作弧；

停止切割步骤，所述控制电路（2）控制所述压缩气源（6）关闭，然后控制所述三通阀（5）导通所述割炬与外界大气。

2.根据权利要求1所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，重复启动步骤，所述控制电路（2）控制所述三通阀（5）导通所述割炬与所述气管，所述割炬内电极与所述引导端子（302）定电流短路，然后控制所述压缩气源（6）启动供气，所述割炬内电极与所述引导端子（302）被压缩空气吹开瞬间产生电火花形成引导弧，所述控制电路（2）控制所述主弧电路（4）接收所述引导弧形成并维持工作弧。

3.根据权利要求2所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，循环执行所述停止切割步骤与所述重复启动步骤。

4.根据权利要求3所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述三通阀（5）导通所述割炬与外界大气的持续时间为预先设置的设定时间段，所述设定时间段小于5s。

5.根据权利要求1所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述停止切割步骤中，所述压缩气源（6）不关闭。

6.根据权利要求1所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述引弧电路（3）与所述主弧电路（4）不共用所述切割电源电路（1）的一组输出端。

7.根据权利要求1所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述主弧电路（4）电连接的所述切割电源电路（1）的输出回路中串联有滤波电路（107）。

8.根据权利要求7所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述割炬与所述主弧电路（4）均电连接在所述滤波电路（107）的后端，所述引弧电路（3）电连接在所述滤波电路（107）的前端。

9.根据权利要求1所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述三通阀（5）为两位三通电磁阀。

10.根据权利要求9所述的非高频等离子切割机的控制方法，其特征在于，所述两位三通电磁阀不与所述主弧电路（4）或者所述引弧电路（3）共用所述切割电源电路（1）的一组输出端。

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