CN113618179B - 一种电火花线切割机床及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电火花线切割机床及控制方法，其中，包括：机床电柜、供电板组件、金属丝、工件和工控装置，供电板组件的第一电信号端与金属丝的第一节点电连接，供电板组件的第二电信号端与金属丝的第二节点电连接；机床电柜的第一电源端与供电板组件电连接，机床电柜的第二电源端与工件电连接，第一电源端和第二电源端存在电压差，机床电柜给供电板组件供电使金属丝放电以切割工件；工控装置分别与机床电柜和供电板组件电连接，在检测到供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令使第一电源端与供电板组件的供电路径断开，实现自动判断工件是否切落并关闭脉冲电流，减少人员操作，避免工件损伤。

Description

一种电火花线切割机床及控制方法

技术领域

本发明实施例涉及线切割技术，尤其涉及一种电火花线切割机床及控制方法。

背景技术

慢走丝线切割机床属于电加工的一种，其工作原理是利用移动的金属丝作工具电极，在金属丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲电流产生的瞬时高温使局部金属融化、氧化而被腐蚀掉，对材料进行去除完成加工。金属丝的移动按照规定的加工形状进行，在加工形状路线封闭的情况下，对被加工工件分离加工目标或切落部分材料。现有的线切割机床在加工时，通常需要对加工工件切落部分材料。工件切割完成，掉落过程中，工件位置偏离初始位置，此时如果机床仍向金属丝通以脉冲电流，会使得金属丝切落工件之间未按照指定位置放电腐蚀，对工件产生破坏。

目前市场上的慢走丝线切割机床主要采用人员主动观测的方法来判断工件是否切落，该方法需要在机床切落工件时有人员在一旁观测工件是否掉落，并及时关闭机床的脉冲电流，未及时操作会对切落工件造成损伤，难以实现慢走丝线切割机床地全自动化加工，导致成本增加以及难以避免对工件的损伤。

发明内容

本发明实施例提供一种电火花线切割机床及控制方法，以实现自动判断工件是否切落并关闭脉冲电流，减少人员操作，避免工件损伤。

第一方面，本发明实施例提供了一种电火花线切割机床，其中，包括：机床电柜、供电板组件、金属丝、工件和工控装置，所述供电板组件的第一电信号端与所述金属丝的第一节点电连接，所述供电板组件的第二电信号端与所述金属丝的第二节点电连接；

所述机床电柜的第一电源端与所述供电板组件电连接，所述机床电柜的第二电源端与所述工件电连接，所述第一电源端和所述第二电源端存在电压差，所述机床电柜用于给所述供电板组件供电，使所述供电板组件通过所述金属丝放电以切割所述工件；

所述工控装置与所述供电板组件电连接，用于在检测到所述供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令使所述第一电源端与所述供电板组件的供电路径断开。

第二方面，本发明实施例提供了一种电火花线切割机床的控制方法，其中，包括：

给所述供电板组件供电，使所述供电板组件通过所述金属丝放电以切割所述工件；

在检测到所述供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令。

本发明实施例中，通过设置机床电柜的第一电源端与供电板组件，供电板组件与金属丝，机床电柜的第一电源端与工件电连接，如此，当供电组件为金属丝提供电信号时，由于金属丝与工件之间存在电压差，进而击穿空气进行放电切割工件，工控装置在检测到供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令使第一电源端与供电板组件的供电路径断开，以实现电火花线切割机床在加工工件时自动判断工件是否切落并关闭脉冲电流，减少人员操作，避免工件损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。

图1为本发明实施例提供的一种电火花线切割机床的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电火花线切割机床的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种金属丝放电过程等效电路结构的原理图；

图4为本发明实施例提供的又一种电火花线切割机床的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电火花线切割机床的控制方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的另一种电火花线切割机床的控制方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的又一种电火花线切割机床的控制方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的又一种电火花线切割机床的控制方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的再一种电火花线切割机床的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种电火花线切割机床的结构示意图，如图1所示，电火花线切割机床包括：机床电柜1、供电板组件2、金属丝3、工件4和工控装置5，供电板组件2的第一电信号端X1与金属丝的第一节点电连接，供电板组件2的第二电信号端X2与金属丝3的第二节点电连接；机床电柜1的第一电源端E1与供电板组件2电连接，机床电柜1的第二电源端E2与工件4电连接，第一电源端E1和第二电源端E2存在电压差，机床电柜1用于给供电板组件2供电，使供电板组件2通过金属丝3放电以切割工件4；工控装置5分别与机床电柜1和供电板组件2电连接，用于在检测到供电板组件2的放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜1发送断电指令使第一电源端E1与供电板组件2的供电路径断开。

其中，金属丝也称为电极丝，作为导电电极通过放电击穿，对切割工件进行烧融腐蚀，金属丝的具体材质本实施例不做特殊限定，例如可以是钼丝、铜丝或钨丝等。

放电参数指金属丝3放电过程，供电线路中采集到的电参数，例如放电电流等，由于金属丝3放电过程中的放电点位置不同，其放电参数也不同。

预设放电数据指工件4未发生切落时对应的放电参数，可以是工控装置5中预先设定的参数，其具体数值范围本实施例不做特殊限定。

具体的，如图1所示，机床电柜1为整个机床提供电源，机床电柜1的第一电源端E1可以为电源的正极，与供电组件2电连接，为供电组件2提供电压信号，供电组件2的第一电信号端X1与金属丝3的第一节点电连接，供电组件2的第二电信号端X2与金属丝3的第二节点电连接，如此，供电组件2同时为金属丝3提供电压信号，机床电柜1的第二电源端E2可以为机床电柜1中的电源的负极或接地端，其与第一电源端E1与工件4电连接，如此，金属丝3与工件4之间存在电压差，当电压差足够高时，两者之间的空气可被击穿而产生电火花放电，即介质阻挡放电，放电过程中产生的高温对工件4进行刻蚀，并按照预设的形状切割成型。工控装置5在切割工件4的过程中，金属丝3的放电点始终与工件4在同一水平位置上，如此，工况装置5通过实时检测供电板组件2的放电参数，可以获知金属丝3放电点的位置，进而获知工件4所在的位置，如此，工控装置5根据检测到的放电参数与预设的放电参数进行比较，当两者不匹配时，判定工件4发生切落，此时，工控装置5给机床电柜1发送断电指令，机床电柜1根据接收到的指令控制第一电源端E1供电板组件2的供电路径断开，停止为金属丝3供电，待工件4位置校正后，再控制机床电柜1给供电板组件供电，使金属丝3继续对工件4进行切割。

本发明实施例中，通过设置机床电柜的第一电源端与供电板组件，供电板组件与金属丝，机床电柜的第一电源端与工件电连接，如此，当供电组件为金属丝提供电信号时，由于金属丝与工件之间存在电压差，进而击穿空气进行放电切割工件，工控装置在检测到供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令使第一电源端与供电板组件的供电路径断开，以实现电火花线切割机床在加工工件时自动判断工件是否切落并关闭脉冲电流，减少人员操作，避免工件损伤。

可选的，第一电源端E1提供高压脉冲信号；第二电源端E2为地端。

具体的，机床电柜1的第一电源端E1通过供电板组件2为金属丝3的两端提供相同的高压脉冲信号，第二电源端E2与工件4电连接，均为地端，如此，金属丝3和工件4之间存在较高的电压差，当金属丝3的第一节点和第二节点同时供给高压脉冲信号时，金属丝3对处于同一水平位置的工件4进行放电，实现对工件4的切割。

需要说明的，本实施例中高压脉冲信号的电压值可以达到千伏以上，例如1kV，本实施例对比不做特殊限定。

图2为本发明实施例提供的另一种电火花线切割机床的结构示意图，如图2所示，可选的，供电板组件2包括：第一供电板21、第二供电板22、第一电流传感器23和第二电流传感器24；机床电柜1通过开关组件6分别与第一供电板21和第二供电板22电连接，第一供电板21还与第一节点电连接，第二供电板22还与第二节点电连接；第一电流传感器23电连接在开关组件6和第一供电板21之间，第二电流传感器24电连接在开关组件6和第二供电板22之间；第一电流传感器23和第二电流传感器24分别与工控装置5电连接；工控装置5用于通过第一电流传感器23采集第一放电参数且通过第二电流传感器24采集第二放电参数，在检测到第一放电参数和/或第二放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜1发送断电指令使机床电柜1控制开关组件6关断。

其中，第一电流传感器23和第二电流传感器24分别用于采集供电板线路上通过的电流，其采用的具体传感器类型本发明实施例对此不进行限定，例如可以是电流霍尔传感器。

第一放电参数是指流过第一供电板21同理，第二放电参数是指流过第二供电板22到金属丝3放电点的电流等参数。

具体的，如图2所示，机床电柜1的第一电源端E1通过开关组件6分别与第一供电板21和第二供电板22电连接，第一供电板21和第二供电板22之间的距离固定，具体大小本实施例不做特殊限定，第一供电板21和第二供电板22之间连接有金属丝3，如此，机床电柜1可通过第一供电板21和第二供电板22对金属丝3的两端分别供电，同时分别在第一供电板21和第二供电板22的供电回路上串联第一电流传感器23和第二电流传感器24，当金属丝3对工件4放电进行切割时，第一电流传感器23和第二电流传感器24分别采集流过第一供电板21到金属丝3的放电点的电流和流过第一供电板22到金属丝3的放电点电流，并发送给工控装置5，工控装置5根据第一放电参数和/或第二放电参数与预设放电数据进行比较，当第一放电参数和/或第二放电参数与预设放电数据不匹配时，工控装置5发送断电指给机床电柜1，使其控制开关组件6关断，如此保证在工件4切落后，金属丝3不会对工件4继续进行放电，避免工件4损伤。

需要说明的是，金属丝3的放电点位置可根据金属丝3到第一供电板21和第二供电板22的距离确定，金属丝3的放电点位置不同，其第一电流传感器23和第二电流传感器24分别采集到的第一放电参数和第二放电参数也会不同，示例性的，图3为本发明实施例提供的一种金属丝放电过程等效电路结构的原理图，如图3所示，第一供电板21和第二供电板22之间的距离为Z₀，放电点到第二供电板22的距离为Z，则放电点到第一供电板21的距离为Z₀-Z，在金属丝3对工件4进行刻蚀的过程中，第一电流传感器23测得流过第一供电板21的电流为I_u，第二电流传感器24测得流过第二供电板22的电流为I_d，其中放电点到第二供电板22之间的距离存在定量关系，即Z～(Z₀，I_u/I_d)，如此，当放电点到第一供电板21或第二供电板22之间的距离发生改变时，其对应的电流传感器采集到的电参数也会不同。

可选的，预设放电数据包括第一参考放电区间和第二参考放电区间；工控装置5用于在检测到第一放电参数超出第一参考放电区间和/或第二放电参数超出第二参考放电区间时，给机床电柜1发送断电指令。

其中，第一参考放电区间指金属丝3对工件4进行切割，工件4未发生切落时，金属丝3放电点到第一供电板21的固定距离对应的流过第一供电板21的电流大小；同理，第二参考放电区间指工件4未发生切落时，金属丝3放电点到第二供电板22的固定距离对应的流过第二供电板22的电流大小。第一参考放电区间和第二参考放电区间的具体数值范围，本发明实施例不做特殊限定。

具体的，金属丝3对工件4进行切割过程中，第一电流传感器23和第二电流传感器24将实时采集到的电参数传送给工控装置5，工控装置5根据接收到的第一放电参数和第二放电参数分别与第一参考放电区间和第二参考放电区间进行比较，当第一放电参数超出第一参考放电区间和/或第二放电参数超出第二参考放电区间时，工控装置5给机床电柜1发送断电指令，使其控制开关组件6关断，如此保证在工件4切落后，金属丝3不会对工件4继续进行放电，避免工件4损伤。

可选的，预设放电数据包括第三参考放电区间；工控装置5用于在检测到第一放电参数与第二放电参数的比值超出第三参考放电区间时，给机床电柜发送断电指令。

其中，第三参考放电区间指金属丝3对工件4进行切割，工件4未发生切落时，金属丝3放电点到第一供电板21的固定距离对应的流过第一供电板21的电流与金属丝3放电点到第二供电板22的固定距离对应的流过第二供电板22的电流的比值，其具体数值范围本发明实施例不做特殊限定。

具体的，金属丝3对工件4进行切割过程中，第一电流传感器23和第二电流传感器24将实时采集到的电参数传送给工控装置5，工控装置5根据接收到的第一放电参数和第二放电参数进行数据处理得到第一放电参数与第二放电参数的比值，并将其与第三参考放电区间进行比较，如果第一放电参数与第二放电参数的比值超出第三参考放电区间，则工控装置5给机床电柜1发送断电指令，使其控制开关组件6关断，如此保证在工件4切落后，金属丝3不会对工件4继续进行放电，避免工件4损伤。

图4为本发明实施例提供的又一种电火花线切割机床的结构示意图，如图4所示，可选的，开关组件6包括第一开关器件61和第二开关器件62；第一开关器件61电连接在第一电源端E1和第一电流传感器23之间，第二开关器件62电连接在第一电源端E1和第二电流传感器62之间；机床电柜1用于在接收到断电指令时，控制第一开关器件61和第二开关器件62同时关断。

具体的，如图4所示，第一开关器件61用于控制机床电柜1与第一供电板21的供电路径的通断，二开关器件62用于控制机床电柜1与第一供电板21供电路径的通断，当金属丝3对工件4进行切割时，机床电柜1控制第一开关器件61和第二开关器件62同时导通，当工件4切落时，机床电柜1根据接收到的断电指令时，控制第一开关器件61和第二开关器件62同时关断，如此保证金属丝3停止对工件4切割，避免对工件4造成损坏。

可选的，开关器件包括开关晶体管，具有开关迅速和耐压范围大等优点。

基于同一思路，本发明实施例还提供了一种电火花线切割机床的控制方法，由上述任意一实施例所述的一种电火花线切割机床执行，并具有与其相同的有益效果。图5为本发明实施例提供的一种电火花线切割机床的控制方法的流程图，如图5所示，该控制方法主要包括以下步骤：

S501、给供电板组件供电，使供电板组件通过金属丝放电以切割工件。

S502、在检测到供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令。

在本实施例中，通过设置机床电柜的第一电源端与供电板组件，供电板组件与金属丝，机床电柜的第一电源端与工件电连接，如此，当供电组件为金属丝提供电信号时，由于金属丝与工件之间存在电压差，进而击穿空气进行放电切割工件，工控装置在检测到供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令使第一电源端与供电板组件的供电路径断开，以实现电火花线切割机床在加工工件时自动判断工件是否切落并关闭脉冲电流，减少人员操作，避免工件损伤。

图6为本发明实施例提供的另一种电火花线切割机床的控制方法的流程图，如图6所示，该控制方法主要包括以下步骤：

S601、给供电板组件供电，使供电板组件通过金属丝放电以切割工件。

S602、根据第一电流传感器采集第一放电参数以及第二电流传感器采集第二放电参数。

S603、在检测到第一放电参数和/或第二放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令。

图7为本发明实施例提供的又一种电火花线切割机床的控制方法的流程图，如7所示，该控制方法主要包括以下步骤：

S701、给供电板组件供电，使供电板组件通过金属丝放电以切割工件。

S702、根据第一电流传感器采集第一放电参数以及第二电流传感器采集第二放电参数。

S703、在检测到第一放电参数超出第一参考放电区间和/或第二放电参数超出第二参考放电区间时，给机床电柜发送断电指令。

图8为本发明实施例提供的又一种电火花线切割机床的控制方法的流程图，如图7所示，该控制方法主要包括以下步骤：

S801、给供电板组件供电，使供电板组件通过金属丝放电以切割工件。

S802、根据第一电流传感器采集第一放电参数以及第二电流传感器采集第二放电参数。

S803、在检测到第一放电参数与第二放电参数的比值超出第三参考放电区间时，给机床电柜发送断电指令。

图9为本发明实施例提供的再一种电火花线切割机床的控制方法的流程图，如图9所示，该控制方法主要包括以下步骤：

S901、给供电板组件供电，使供电板组件通过金属丝放电以切割工件。

S902、根据第一电流传感器采集第一放电参数以及第二电流传感器采集第二放电参数。

S903、在检测到第一放电参数和/或第二放电参数与预设放电数据不匹配时，给机床电柜发送断电指令。

S904、在接收到断电指令时，控制第一开关器件和第二开关器件同时关断。

在上述任意一实施例中，通过对工件进行加工过程中，工控装置实时检测供电板组件的放电参数与预设放电数据对比，并在供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，切断第一电源端与供电板组件的供电路径，采用电火花线切割机床进行自动加工判断工件是否切落，一方面减少了人员操作，降低人工成本，另一方面更加精确地判断出工件是否切落，从而避免工件损伤。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种电火花线切割机床，其特征在于，包括：机床电柜、供电板组件、金属丝、工件和工控装置，所述供电板组件的第一电信号端与所述金属丝的第一节点电连接，所述供电板组件的第二电信号端与所述金属丝的第二节点电连接；

所述机床电柜的第一电源端与所述供电板组件电连接，所述机床电柜的第二电源端与所述工件电连接，所述第一电源端和所述第二电源端存在电压差，所述机床电柜用于给所述供电板组件供电，使所述供电板组件通过所述金属丝放电以切割所述工件，其中，所述金属丝的放电点与所述工件在同一水平位置；

所述工控装置分别与所述机床电柜和所述供电板组件电连接，用于在检测到所述供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令使所述第一电源端与所述供电板组件的供电路径断开，其中，所述预设放电数据为所述工件未发生切落时对应的放电参数；

其中，所述供电板组件包括：第一供电板、第二供电板、第一电流传感器和第二电流传感器；

所述机床电柜通过开关组件分别与所述第一供电板和所述第二供电板电连接，所述第一供电板还与所述第一节点电连接，所述第二供电板还与所述第二节点电连接；

所述第一电流传感器电连接在所述开关组件和所述第一供电板之间，所述第二电流传感器电连接在所述开关组件和所述第二供电板之间；

所述第一电流传感器和所述第二电流传感器分别与所述工控装置电连接；

所述工控装置用于通过所述第一电流传感器采集第一放电参数且通过所述第二电流传感器采集第二放电参数，在检测到所述第一放电参数和/或所述第二放电参数与所述预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令使所述机床电柜控制所述开关组件关断，所述第一放电参数包括流过所述第一供电板到所述金属丝放电点的电流，所述第二放电参数包括流过所述第二供电板到所述金属丝放电点的电流。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割机床，其特征在于，所述预设放电数据包括第一参考放电区间和第二参考放电区间；

所述工控装置用于在检测到所述第一放电参数超出所述第一参考放电区间和/或所述第二放电参数超出所述第二参考放电区间时，给所述机床电柜发送断电指令。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割机床，其特征在于，所述预设放电数据包括第三参考放电区间；

所述工控装置用于在检测到所述第一放电参数与所述第二放电参数的比值超出所述第三参考放电区间时，给所述机床电柜发送断电指令。

4.根据权利要求1所述的电火花线切割机床，其特征在于，所述开关组件包括第一开关器件和第二开关器件；

所述第一开关器件电连接在所述第一电源端和所述第一电流传感器之间，所述第二开关器件电连接在所述第一电源端和所述第二电流传感器之间；

所述机床电柜用于在接收到所述断电指令时，控制所述第一开关器件和所述第二开关器件同时关断。

5.根据权利要求4所述的电火花线切割机床，其特征在于，所述开关器件包括开关晶体管。

6.根据权利要求1所述的电火花线切割机床，其特征在于，所述第一电源端提供高压脉冲信号；所述第二电源端为地端。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的电火花线切割机床的控制方法，其特征在于，包括：

给所述供电板组件供电，使所述供电板组件通过所述金属丝放电以切割所述工件；

在检测到所述供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令，其中，所述预设放电数据为所述工件未发生切落时对应的放电参数。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述供电板组件包括第一供电板、第二供电板、第一电流传感器和第二电流传感器；所述机床电柜通过开关组件分别与所述第一供电板和所述第二供电板电连接；

在检测到所述供电板组件的放电参数与预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令包括：

根据第一电流传感器采集第一放电参数以及第二电流传感器采集第二放电参数；

在检测到所述第一放电参数和/或所述第二放电参数与所述预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述预设放电数据包括第一参考放电区间和第二参考放电区间；

在检测到所述第一放电参数超出所述第一参考放电区间和/或所述第二放电参数超出所述第二参考放电区间时，给所述机床电柜发送断电指令。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述预设放电数据还包括第三参考放电区间；

在检测到所述第一放电参数与所述第二放电参数的比值超出所述第三参考放电区间时，给所述机床电柜发送断电指令。

11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述开关组件包括第一开关器件和第二开关器件；

在检测到所述第一放电参数和/或所述第二放电参数与所述预设放电数据不匹配时，给所述机床电柜发送断电指令之后，还包括：

在接收到所述断电指令时，控制所述第一开关器件和所述第二开关器件同时关断。

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