400-006-5606
簡介：
在整個電火花加工過程中，電火花線的切削加工是關鍵。該裝置采用線電極(也稱為線電極)，沿給定的幾何軌跡和金屬脈沖放電腐蝕原理對工件進行加工。中國20世紀70年代興起了高速線切割機床，并逐步在高精度、復雜形狀的金屬零件特別是模具上得到廣泛應用。快走絲線切割機床電氣控制系統(tǒng)一般分為微機控制部分、高頻電源部分和繞線電機控制部分。線軸電機控制部分控制電機和線軸，驅動鉬絲快速、積極地啟動、運行和停止，并提供各種相應的保護功能。其他類型機床的電氣控制通常采用繼電器控制方式，也是實用的，但這種控制方式存在以下一系列問題:
(1)繼電器接觸器動作頻繁，損耗較大；中間轉換控制復雜，故障可能性高。
(2)電機正反轉頻繁全壓啟動，啟動電流大，對螺桿筒機械部分影響較大。
(3)接觸器觸頭頻繁開合，噪音大。
這些問題的主要后果是降低了整個加工的可靠性，增加了燒絲等問題，必然導致二次加工，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成不必要的經(jīng)濟損失。針對上述問題，采用低功率變頻產(chǎn)品對原有控制方式進行改進，原因如下:
(1)成熟的變頻技術產(chǎn)品，性能可靠，已廣泛應用于異步電機的各種控制系統(tǒng)。
(2)利用外部控制輸入端、反映運行狀態(tài)的輸出端和強大的編碼功能，可以根據(jù)不同的被控對象和控制方式靈活選擇設置，免去了復雜的中間轉換控制。
(3)電機的啟停時間和電流可以分別通過手動編碼或自動設定來完成，減少了原來模式下啟動電流大、機械沖擊大的弊端。
(4)主電路的相序切換由內(nèi)部的集成控制電路完成(無接觸切換)。此外，還具備一個DC制動功能，設置為當電機轉速為0時，制動過程可以自動解除，避免電機因操作不當而承受不必要的大電流。
(5)還可以自行彌補電網(wǎng)的電壓波動，設置自動延時關機、來電連續(xù)處理等功能，可以進一步提高自動化程度。
該機床采用SKI650系列機床專用型產(chǎn)品，功率范圍0.18 ~ 15kw；無速度傳感器磁通矢量控制:六個可變邏輯輸入端、三個可配置模擬輸入端和三個邏輯/模擬輸出端提供控制和保護功能。
一、線行走機構控制系統(tǒng)
高速線切割機走絲機構是影響其加工質(zhì)量和加工穩(wěn)定性的關鍵部件。送絲機構的作用是驅動電極絲以一定的線速度前后移動，將電極絲整齊地排列在儲線筒上。儲線筒本身的高速正反轉是通過電機的正反轉來實現(xiàn)的。電機通過聯(lián)軸器帶動螺桿筒，再通過同步帶帶動螺桿轉動，使滑架往復運動，通過調(diào)節(jié)換向左右保險杠之間的距離，即可實現(xiàn)滑架的移動行程。機床的送絲機構如下所示。
二.絲管變頻調(diào)速系統(tǒng)的結構
變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由以下幾個環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)結構框圖如下所示:
(1)主電路
系統(tǒng)的電源轉換采用Ad/DC整流電路和IGBT逆變電路。
(2)控制電路
控制電路主要用于接收外部信號，發(fā)送控制命令和PWM波形。
(3)驅動電路
使用IGBT智能電源模塊。
(4)保護電路
為了保護動作的快速性和實時性，采用了硬件電路和軟件子程序相結合的監(jiān)控方式。如果發(fā)生故障，如電機短路，硬件電路會立即產(chǎn)生信號，關閉波形發(fā)生器并在中斷子程序中設置保護，使程序回到初始狀態(tài)。
三、變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路設計
儲線套由三相交流異步電機驅動，通過變頻技術調(diào)速旋鈕，電機的速度可以無限調(diào)節(jié)。
1、主電路設計
三相交流電壓經(jīng)二極管整流模塊和大電容濾波后送入由6個igbts組成的三相逆變器。選擇第三代IGBT和續(xù)流二極管作為系統(tǒng)的功率器件，由逆變器發(fā)出的變頻交流電壓供給電機調(diào)速。
2、控制電路設計
采用數(shù)字信號處理器作為控制器，可以減少外圍設備的數(shù)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在本設計中，主要使用了1MS32OC24Ox DSP的PWM輸出端口、板載A/D端口和捕獲接口CAP。DSP的六路PWM信號經(jīng)緩沖器反相后送到驅動電路板驅動IPM。控制系統(tǒng)結構圖下所示。
對模數(shù)采樣口的輸入信號進行預處理。直接輸入信號為幅度為0 ~ 5V的DC電壓信號，能夠滿足DSP對輸入模擬信號的要求。交流電機的矢量控制需要對交流電機的速度進行采樣。
3、驅動電路設計
設計中采用了IGBT智能電源模塊。它是一個大規(guī)模集成模塊，不僅集成了功率開關器件和驅動電路，還包括過壓、過流、過熱等故障檢測電路，可以將故障保護信號發(fā)送給CPU或DSP進行處理。
4、保護電路設計
當IGBT用于功率轉換時，很容易引起過電壓和過電流故障，導致器件損壞。因此，在IGBT工作時，必須采取完整的保護措施。這些保護措施主要包括過壓保護、過流保護和過溫保護。IPM集成了非常細致的保護電路，從電流保護、電壓保護到熱保護。
結語：
電火花線切割加工機床集高效率、高精度、高靈活性于一體，要求電機控制系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、加減速性能好、速度精度高、特殊功能強(如高速定位)。因此要求數(shù)控機床變頻器在走絲機構控制系統(tǒng)中的應用中，實現(xiàn)了三相異步電動機的無級調(diào)速，具有節(jié)能、不污染電網(wǎng)、調(diào)速范圍寬、調(diào)速機構硬等優(yōu)點。
