CN110280877B - 一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：步骤一、根据切割对象，确定切割参数；步骤二、确定收弧点的位置：步骤三、开启切割过程，初始点至收弧点的切割电流为预设电流，运行速度为切割速度，打开切割气体和保护气体；步骤四、当切割点运行至收弧点位置时，开启断弧流程，运行速度直接将至渐降速度，切割电流由预设电流随电流下降速度进行下降，直至切割电流达到断弧电流；步骤五、当切割电流达到断弧电流时，运行速度直接将至终降速度，并且以断弧电流和终降速度完成终点的切割。本发明解决切割终点电弧突然切断造成的切割质量不良的问题，减少工厂的二次处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子切割机的电源控制方法，尤其涉及一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法。属于等离子切割技术领域。
背景技术
等离子切割机的基本原理是对空气进行电离，产生高温高压高能量密度的电弧，对金属材料进行切割。金属材料厚度越大，所需的电流越大，(25mm约260A左右)，电弧的能量也越大。在进行小圆孔切割时，在切割结束的地方(如图1中终点)，如果电弧关断不当，高能量的电弧会对“终点”位置的钢板进行灼烧，造成小圆孔内壁下凹和挂渣。而小圆孔要实现良好的切割质量，需要数控系统、机械装置、气体、电流等诸多因素的协调配合。
目前，现有技术存在下面的问题：
1.现有技术大多为：等离子切割机割炬(或割枪)在行驶到结束位置时，直接关闭气体，切断电流，并断开电弧。这样，在终点位置会形成凹坑或凸起，零件需进行人工二次处理，甚至报废。
2.现有方案在结束位置直接断开电流并关闭气体，无时序控制，会对割炬的易损件造成消耗，降低其寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法。
本发明涉及解决上述问题所采用的技术方案为：一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤一、根据切割对象，确定切割参数，包括预设电流、断弧电流、熄弧电流、切割气体、保护气体、切割速度、渐降速度、终降速度和电流下降速度；
步骤二、根据以下公式确定收弧点的位置：
S＝V1*t1+V2*t2；其中V1为渐降速度，t1为渐降时间，V2为终降速度，t2为终降时间，并且t1＝(A1-A2)/P，t2＝(A2-A3)/P，A1为预设电流，A2为断弧电流，A3为熄弧电流，P为电流下降速度；
步骤三、开启切割过程，初始点至收弧点的切割电流为预设电流，运行速度为切割速度，打开切割气体和保护气体；
步骤四、当切割点运行至收弧点位置时，开启断弧流程，运行速度直接降至渐降速度，切割电流由预设电流随电流下降速度进行下降，直至切割电流达到断弧电流；
步骤五、当切割电流达到断弧电流时，运行速度直接降至终降速度，并且以断弧电流和终降速度完成终点的切割。
优选地，当切割电流从断弧电流开始下降，降低至熄弧电流时，先延时500ms，再关闭保护气体。
优选地，所述断弧电流的取值在30～50A，电流下降速度的取值在30～50A/ms。
优选地，所述断弧电流的取值在40A，电流下降速度的取值在40A/ms。
优选地，切割气体为氧气，在内层，为切割金属材料的燃料气体；保护气体为空气，在外层，为电弧的保护气体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在切割终点附近对机械、气体、电流的时序进行精确控制，使得电弧能量逐渐降低，改善了切割终点断面的切割质量，提高了良品率，节省了二次处理的时间，降低了企业成本。
2、为避免气体和电流的突然关断，本发明对电流进行渐降处理，对气体进行时序控制，降低了割炬易损件的消耗，提高了寿命，为企业降低成本。
附图说明
图1为现有的切割过程示意图。
图2为本发明实施例中的切割过程示意图。
图3为本发明实施例中的切割过程的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实例一：切割对象为10mm厚的碳钢板，切割电流为80A。
预设电流＝80A；
断弧电流＝30A；
熄弧电流＝0A；
切割气体为氧气，在内层，为切割金属材料的燃料气体；
保护气体为空气，在外层，为电弧的保护气体；
切割速度为：1775mm/min
渐降速度为：850mm/min
终降速度为：400mm/min。
参数说明：渐降速度和终降速度为用户自定义参数，该参数与切割材料、切割板厚、切割气体和电流大小等因素有关。断弧电流为经验值，一般取值为30～50A，预设电流越大，该值也越大。
关弧控制策略如下：
阶段1：切割过程中，切割电流为80A，运行速度为1775mm/min，切割气和保护气分别为氧气和空气；
阶段2：切割点即将行进至终点时(该点命名为收弧点)，开启断弧流程。收弧点的位置需要进行精确的计算，才能实现在电流降低至0时，割炬正好运行至终点，从而实现良好的终点切割效果。收弧点与终点之间的距离S为：S＝850*t1+400*t2，其中：t1为渐降时间，t2为终降时间。渐降速度由数控系统控制，渐降时间由主电源控制(即电流下降的时间)，电流下降的速度控制在30A/ms，在已知切割电流和断弧电流的前提下，可以计算出电流下降的时间。
t1＝(80-30)/30＝1.7ms
t2＝(30-0)/30＝1ms
则S＝850*1.7/3600+400*1/3600＝0.51mm；
阶段3：电流从80A开始下降，该阶段运行速度为渐降速度850mm/min，切割气和保护气分别为氧气和空气，电弧依然存在，只是能量逐渐减少，但足以切断钢板；
阶段4：电流下降至断弧电流30A时，该阶段运行速度进一步降低为渐降速度400mm/min，保护气为空气，但是关闭切割气(氧气)，此时虽然切割气断供，但是电弧依然存在，只是能量相比上一阶段变得更低，该电弧将最后剩余的一点钢板切除。由于电弧能量相对于切割阶段能量已经很低，因此切割终点位置不会出现较大的灼烧，使得钢板断面切割质量大大提高。这也是本控制策略的核心原理。
阶段5：电流从30A开始下降，降低至熄弧电流0A时，先延时500ms，再关闭保护气体。该阶段电流降低为0，电弧熄灭，但是保护气体需延时一段时间后再关闭，这也是避免存在残余电弧对钢板以及割炬喷嘴的灼烧。
实例2：切割对象为20mm厚的碳钢板，切割电流为200A。
预设电流＝200A；
断弧电流＝40A；
熄弧电流＝0A；
切割气体为氧气，在内层，为切割金属材料的燃料气体；
保护气体为空气，在外层，为电弧的保护气体；
切割速度为：1575mm/min
渐降速度为：750mm/min
终降速度为：300mm/min
关弧控制策略如下：
阶段1：切割过程中，切割电流为200A，运行速度为1575mm/min，切割气和保护气分别为氧气和空气；
阶段2：收弧点与终点之间的距离S为：S＝750*t1+300*t2，电流下降的速度控制在40A/ms,
t1＝(200-40)/40＝4ms
t2＝(40-0)/40＝1ms
则S＝750*4/3600+300*1/3600＝0.91mm；
阶段3：电流从200A开始下降，该阶段运行速度为渐降速度750mm/min，切割气和保护气分别为氧气和空气，电弧依然存在，只是能量逐渐减少，但足以切断钢板；
阶段4：电流下降至断弧电流40A时，该阶段运行速度进一步降低为渐降速度300mm/min，保护气为空气。
阶段5：电流从40A开始下降，降低至熄弧电流0A时，先延时500ms，再关闭保护气体。该阶段电流降低为0，电弧熄灭，但是保护气体需延时一段时间后再关闭，这也是避免存在残余电弧对钢板以及割炬喷嘴的灼烧。
实例3：
切割对象为30mm厚的碳钢板，切割电流为300A。
预设电流＝300A；
断弧电流＝50A；
熄弧电流＝0A；
切割气体为氧气，在内层，为切割金属材料的燃料气体；
保护气体为空气，在外层，为电弧的保护气体；
切割速度为：1375mm/min
渐降速度为：650mm/min
终降速度为：250mm/min
关弧控制策略如下：
阶段1：切割过程中，切割电流为300A，运行速度为1375mm/min，切割气和保护气分别为氧气和空气；
阶段2：收弧点与终点之间的距离S为：S＝650*t1+250*t2，电流下降的速度控制在50A/ms,
t1＝(300-50)/50＝5ms
t2＝(50-0)/50＝1ms
则S＝650*5/3600+250*1/3600＝0.97mm；
阶段3：电流从300A开始下降，该阶段运行速度为渐降速度650mm/min，切割气和保护气分别为氧气和空气，电弧依然存在，只是能量逐渐减少，但足以切断钢板；
阶段4：电流下降至断弧电流40A时，该阶段运行速度进一步降低为渐降速度300mm/min，保护气为空气。
阶段5：电流从50A开始下降，降低至熄弧电流0A时，先延时500ms，再关闭保护气体。该阶段电流降低为0，电弧熄灭，但是保护气体需延时一段时间后再关闭，这也是避免存在残余电弧对钢板以及割炬喷嘴的灼烧。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
步骤一、根据切割对象，确定切割参数，包括预设电流、断弧电流、熄弧电流、切割气体、保护气体、切割速度、渐降速度、终降速度和电流下降速度；
步骤二、根据以下公式确定收弧点的位置：
S=V1*t1+V2*t2；其中V1为渐降速度，t1为渐降时间，V2为终降速度，t2为终降时间，并且t1=（A1-A2）/P，t2=（A2-A3）/P ，A1为预设电流，A2为断弧电流，A3为熄弧电流，P为电流下降速度；
步骤三、开启切割过程，初始点至收弧点的切割电流为预设电流，运行速度为切割速度，打开切割气体和保护气体，切割气体为氧气，在内层，为切割金属材料的燃料气体；保护气体为空气，在外层，为电弧的保护气体；
步骤四、当切割点运行至收弧点位置时，开启断弧流程，运行速度直接降至渐降速度，切割电流由预设电流随电流下降速度进行下降，直至切割电流达到断弧电流；
步骤五、当切割电流达到断弧电流时，切割电流从断弧电流开始下降，降低至熄弧电流时，先延时500ms，再关闭保护气体，运行速度直接降至终降速度，并且以断弧电流和终降速度完成终点的切割。
2.根据权利要求1所述的一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法，其特征在于：所述断弧电流的取值在30~50A，电流下降速度的取值在30~50A/ms。
3.根据权利要求2所述的一种等离子切割机小圆孔精细切割的关弧控制方法，其特征在于：所述断弧电流的取值在40A，电流下降速度的取值在40A/ms。
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