慢走丝线切割系统简介课件.ppt

1、慢走丝线切割控制系统慢走丝控制系统1.慢走丝线切割脉冲电源控制系统的研究。2.慢走丝间隙控制系统的研究。3.走丝系统也对慢走丝精度的提高有很大的影响。线切割脉冲电源控制系统的设计1.脉冲电源的发展现状2.线切割加工脉冲电源的特点。3.几种脉冲电源工作原理的介绍。4.脉冲电源系统设计步骤。5.提出的问题，总结。慢走丝线切割脉冲电源控制系统的设计 1.慢走丝脉冲电源的发展现状 脉冲电源提供击穿加工介质所需要的电压,并在间隙击穿提供能量以蚀除金属,它是影响加工工艺指标关键的设备之一,其性能的优劣直接影响放电加工的效率，精度，稳定性，工件表面粗糙度,同时也是产品更新换代的标志。随着电子电路的发展，慢走

2、丝脉冲电源主要有高效率加工脉冲电源，单个放电脉冲能量优化脉冲电源，防电解脉冲电源，超精加工，微细加工脉冲电源，智能化脉冲电 源，节能脉冲电源的研究。线切割脉冲电源控制系统的设计2.线切割加工脉冲电源的特点和工艺参数对加工精度的影响。低速走丝电火花线切割脉冲电源的主要特点是脉冲电流的峰值高，间隙电压的平均值为零，与加工情况联系密切。脉冲电源的峰值大小对切割速度，电极消耗，表面粗超度等有很大的影响，特别对切割速度影响最大。慢走丝由于排屑困难，要想提高加工速速，提高脉冲电源的峰值电流是一个重要的手段。脉宽的变化对粗糙度影响明显，因此是脉宽尽量变窄，避免断丝，同时提高加工精度。慢走丝线切割脉冲电源控制

3、系统的设计3.几种脉冲电源工作原理的介绍。（1）RC电源的工作原理（第一类）RC型脉冲电源的工作原理是利用电容器充电储存电能，而后瞬间放出，形成电火花放电。他有两个回路组成：一是充电回路，二是放电回路。RC型脉冲电源因电容器充放电收到加工间隙状态的影响，当加工间隙大时，放点开始电压高，反之则小。所以充放电电压不稳定，若是增加电流，又容易产生断丝，切削速度很低。所以RC型电源需改进为晶体管电容式脉冲电源或晶体管控制的RC脉冲电源。线切割脉冲电源控制系统的设计 实际加工时，脉冲间隔不能太小或太大，如果太小，放电产物来不及排除，放电间隙来不及充分消电离，将使加工变得不稳定，容易烧伤工件或断丝;太大就

4、会使切割速度明显降低，严重时不能继续进给，加工变得不稳定，选择脉冲间隔和脉冲宽度跟工件厚度有很大关系，随着加工工件厚度的增加，脉冲间隔亦要增加。慢走丝线切割脉冲电源控制系统的设计（2）晶体管控制的脉冲电源 晶体管控制的脉冲电源具有窄脉宽，高峰值电流和晶体管放电电路容易控制。当放电电流流通时，晶体管截止，是电源电流不易进入加工区，就不容易产生放电电弧，也不容易断丝。这是低速慢走丝机床应用最多的一种脉冲电源一种脉冲形式。（3）晶体管脉冲电源（第二类）晶体管脉冲电源是一种独立式的脉冲电源，其脉冲的发生不依赖于间隙的物理状态，而是采用晶体管作为开关控制元件，将直流电源的电压转换成脉冲形式加到放电间隙上

5、进行电腐蚀加工电源。慢走丝线切割脉冲电源控制系统的设计（4）防电解脉冲电源（第三类）防电解脉冲电源最大的特点是采用交变脉冲，平均电压为零，使工作液中的负离子在电极丝与工件之间处于震荡状态，不趋向工件和电极丝，防止工件材料的氧化，这是解决工件软化成的有效技术手段。（5）其他新型电源还有节能式脉冲电源，精微加工脉冲电源，智能化脉冲电源等。慢走丝线切割脉冲电源控制系统的设计防电解电源工作原理图慢走丝线切割脉冲电源控制系统的设计4.脉冲电源系统设计步骤（1）电火花加工原理，脉冲电源工艺参数的研究（伏安特性以及脉冲参数对工件工艺参数的影响），控制方法。（2）电火花硬件的设计，包括主电路的设计，控制电路的

6、设计，硬件抗干扰设计。（3）脉冲电源的软件设计，分模块进行设计，有主程序的设计，和功能模块的程序的设计。（4）仿真与实验。慢走丝线切割脉冲电源控制系统的设计5.提出的问题，总结 脉冲电源的研究对慢走丝机床的加工精度有着至关重要的作用，脉冲电源研究是慢走丝机床的核心技术。（1）改善工作液电解液，使得工件的工艺性得到提高，使充分消电离，提高加工效率（2）提高脉冲的利用率，降低脉冲空载时的无用放电。（3）电源高频率脉冲的研究。研究慢走丝脉冲电源需要对电路非常的熟悉。慢走丝间隙控制系统的研究1.慢走丝间隙控制的现状和发展趋势。2.慢走丝间隙控制的系统设计方法和步骤。3.发展方向,提出问题，总结。慢走丝

7、间隙控制系统的研究1.慢走丝间隙控制的现状 慢走丝机床间隙控制的研究对工件加工精度的提高有着至关重要作用。现在间隙控制有以下研究：第一，有学者研究分析了伺服参考电压与电极运动，放电间隙之间的关系，通过伺服参考电压最优化，跟踪差值电压为零，既是间隙电压与参考电压差值为0，使电极丝运动到最佳放电间隙。第二，研究人员发现EMD过程中火花放电有强烈的高 频信号产生一旦放电不正常,无论射频信号的频率还是度 就会迅速下降因此检测有无高频信号就可检测放电状态是否正常。慢走丝间隙控制系统的研究 第三，有些大学研究人员，根据多联分枝电线在线检测WDEM火花放电位置,发现电火花放电位置分布的变化与放电状态的趋势及

8、稳定性有很大联系不均匀放电点分布是电弧表象,放电点逐渐地相对集中是电弧来临先兆,通过监控放电位置变化即可监控火花放电状态。慢走丝间隙控制系统的研究 第四，我国有些专家认为传统的伺服控制系统反馈信号一间隙电压易受间隙大小及脉冲占空比影响,并影响伺服控制系统稳定性为此他们设计了一种新的伺服控制接口)自动增益控制(AGC)单元消除了脉冲占空比对伺服系统的影响,并且避免电弧对工件的烧伤。慢走丝间隙控制系统的研究 因此,我国的学者了提出了灰色控制理论。基于现实系统往往既不是完全的黑色系统（模糊控制）,也不是完全白色系统（数学模型）,而往往是只掌握部分信息的灰色系统，我国学者邓聚龙教授提出“灰色”控制理论

9、。诸如上述学者做的种种努力都是为了实现一个日标：在满足表面粗糙度，电极损耗及加工稳定性要求的前提下优化蚀除速度，使生产率尽量提高。慢走丝间隙控制系统的研究 诸如上述学者做的种种努力都是为了实现一个目标:在满足表面粗糙度!电极损耗及加工稳定性要求的前提下优化蚀除速度,使生产率尽量提高，他们研制的WDEM间隙状态控制系统尽管自动化程度已经较高,然而这些控制方法基本上都是控制单一变量,或是互相分离地控制几个变量至于变量之间的藕合问题还未涉及到,如工况不同时,许多参数仍需人为设定或事先设定有些甚至还需操作者在加工中一面观察加工情况一面调整参数慢走丝间隙控制系统的研究 常用的电火花线切割间隙状态控制原理

10、是通过对电极丝与工件之间的间隙放电状态进行检测，采样，然后通过一定的反馈增益和控制算法来调节加工速度和进给速度以保持最佳加工间隙和间隙放电状态。主要有：检测平均电流和平均电压检测法，放电脉冲的有效火花数检测法。目前对放电脉冲进行分类鉴别使用较多的主要有三种方法，即高频分量检测法、放电击穿延迟时间检测法和设置门槛电压法。慢走丝间隙控制系统的研究1高频检测法 高频检测法是通过对间隙电压上高频分量来区分火花放电与电弧放电的，因为在电火花放电时，间隙电压存在着强而稳定的高频分量。其缺点是难以对单个脉冲放电状态进行判别。2放电击穿延时时间检测法 放电延时时间检测法是利用是利用火花放电脉冲具有击穿延迟特性

11、对电火花脉冲进行鉴别的方法。这个方法以前是研究的热点，但缺点是该检验法会把有击穿延时的放电脉冲统统归为火花放电脉冲，严重影响了间隙状态检测的准确性，目前再放电脉冲鉴别方面已很少用这种方法了。慢走丝间隙控制系统的研究3设置门槛电压的方法 放电间隙状态鉴别中会出现各种干扰，设置一个参考电压，介于电弧放电与电火花放电之间。用放大器线性方法检测火花放电和电弧放电的电压值，利用光藕合器是他们成正比关系。慢走丝间隙控制系统的研究2.慢走丝间隙控制的系统设计步骤。（1）慢走丝间隙控制方案确定。（2）主电路的设计，控制电路的设计。（3）软件部分的设计编程。（4）仿真与实验，对软件，硬件进行调试。慢走丝间隙控制

12、系统的研究（1）慢走丝间隙空控制方案确定。间隙控制大体分为以下三类：（一）以单片机或微处理器作为核心的运动控制系统，这类运动控制系统速度较慢，精度不高，成本相对较低。在一些只需要低速点位运动控制和对轨迹要求不高的轮廓运动控制场合应用。（二）以专用芯片作为核心处理器的运动控制系统，这类运动控制系统结构比较简单，但这类运动控制系统大多数只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。慢走丝间隙控制系统的研究（三）基于PC总线的以DSP作为核心处理器的开放式运动控制系统，这类开放式运动控制系统以DSP芯片作为运动控制系统的核心处理器，以PC机作为信息处理平台，运动控制系统以插卡形式嵌入PC机，即PC+运动控制

13、系统的模式。慢走丝间隙控制系统的研究3，已看论文间隙控研究分类 第一：慢走丝电火花线切割机加工放电间隙状态的检测采用放电间隙平均电压检测法,这种检测方法原理简单且工作稳定可靠火花间隙电压信号经分压，平均，限幅后传递给显示驱动电路，显示驱动电路依据不同的加工条件和对象设计成多个门槛电压值不同的比较器,门槛电压值可以通过软件设置,火花放电平均电压与各个门槛电压进行比较,便可得知电火花加工的间隙状态。慢走丝间隙控制系统的研究第二，分析了断丝与加工中的哪些电参数有关，并建立加工中的能量分配与间隙状态控制的数学模型及理论分析。通过对放电间隙能量的检测与控制从而改变、调节进给速度，使加工过程中电极丝得到最

14、高效的利用，保证电火花加工正常而稳定的进行，获得较好的加工效果。慢走丝间隙控制系统的研究（2）机械结构的设计，控制系统电路的设计。根据间隙运动控制所需满足的功能，进行机械结构的设计和控制系统的设计。（3）软件部分的设计编程。对每一个控制模块进行编程，可以用window环境下 c+进行编程。（4）利用仿真软件进行仿真，实验。慢走丝间隙控制系统的研究（1）WEMD要想实现其间隙状态自动控制必须建立一个数学模型，以描述实际过程中各物理量之间的关系，由于WEMD过程到目前尚没有一个非常好的数学模型来描述，故应用一般控制技术，如PDI控制技术不易达到良好的控制效果，因此,在这种情况下，现代控制中的自适应

15、控制首先被应用到WEDM间隙状态控制技术中；以期能对WEMD间隙状态进行有效的自动控制。间隙控制的发展方向在于工艺数据库的建设，新的算法的应用。慢走丝间隙控制系统的研究（2）从间隙的检测到处理数据，再到调节伺服电机的运动，需要一定的延时，能不能设计一个即时反馈的回路，直接调控，提高精度。（3）断丝后电极丝的重定位，可对工艺参数进行微调，降低断丝对工件表面的粗糙度的影响。（4）在线厚度检测和参数自动调节。变厚度的工件，自动检测，优化出最佳工艺参数。走丝系统的研究1.走丝系统的简介2.走丝系统的发展现状3.走丝系统研究的热点4.走丝系统的设计步骤5.提出的问题，总结走丝系统的研究1.走丝系统的简介

16、 走丝机构是电火花线切割加工的重要组成部分，加工时，走丝机构要保证电极丝运动过程中不发生断丝甚至振动，还要保证穿丝简单快速,满足高效生产的需要，走丝控制系统主要对电极丝运行速度和所受张力的稳定性进行控制，在加工时可以获得很高的加工精度和较高的表面质量。（1）对走丝系统进行恒速恒张力控制，可减少形状误差。（2）对走丝系统进行恒速恒张力控制，可降低表面粗糙度,改善表面质量。（3）对走丝系统进行恒速恒张力控制，可减少断丝次数，提高生产率,有明显的经济效益。走丝系统的研究 慢走丝的工作过程 一般慢走丝线切割走丝系统包括丝轴部分，张力轮部分，导向部分，速度轮部分及其辅助装置，走丝系统的工作过程：电极丝从

17、丝轴抽出，经过导向系统拉入张力轮机构，经张力传感器后进入导向器，在两个导向器之间的部分就是加工段电极，最后废丝从拉丝轮拉出到废丝处理装置。走丝系统的研究2.走丝系统的发展现状 机床的发展对走丝控制系统提出新的要求，走丝控制系统除了能保证加工过程稳定及自动穿丝等传统的要求之外，还要在保证加工精度的前提下提高加工效率，走丝控制系统的研究和发展方向体现在:（1）在控制的方式上，出现了电极丝张力与丝速的多级控 制。（2）在控制的范围上,由于双丝系统和细电极丝的应用，要 求张力和丝速的控制范围变大，控制精度要高，反映更 灵敏。走丝系统的研究（3）在断丝处理及预防上，为防止断丝以保证加工过程的 稳定性，国

18、外许多走丝系统都配备了针对断丝情况的预 报及在线检测技术。走丝系统的研究3.走丝系统研究的热点 双丝切割机在自动断丝，自动换丝，自动穿丝技术的基础上开发的。LSWEDM的双丝切割技术在充分利用最大切割速度的基础上,可大幅度提高平均切割效率。总体可节省30%一50%的切割时间,它的加工方法为粗加工用粗丝，以发最大切割速度功能；精加工用细丝，以获得良好的精度和表面粗糙度，避免了一种丝加工要么损失速度，要么损失精度的缺点。自动穿丝方面的研究。走丝系统的研究（1）走丝系统走丝控制方案的确定。慢走丝线切割加工中，走丝系统的控制方法可分为直接张力控制和间接张力控制，前者是用张力传感器等元件直接测出丝张力，

19、并作为张力反馈元件,构成闭环控制，后者是用间接的方式测出丝张力，通过对张力模型进行静态和动态的分析，找出影响张力变化的因素,然后通过对这些因素进行控制。恒张力控制走丝系统张力装置一般有如下几种：（一）粉末制动加载式。（二）电磁式加载式。（三）双丝转速差加载式。走丝系统的研究（2）机床本体结构的改进，采用交流伺服电机代替直流伺服电机，消除了直流伺服电机驱动的热变形，电刷损耗，电机过热的弊端。采用工作台固定而立柱移动的形式，由于伺服电机的负荷变成了恒定负载。（3）张力多级控制，在低速走丝线切割加工中，不单单是加载装置有作用力，从丝轴中拉出丝来，在转向轮上，导电块上，导丝器上都有阻力，最后累加到拉丝

20、轮上，使这个值接近丝的强度极限，就易在此处断丝，所以较先进的机床均采用多级张紧的结构，将前端阻力隔离。走丝系统的研究4.走丝系统的设计步骤。（1）走丝系统走丝控制方案的确定。（2）走丝系统硬件的设计。（3）走丝系统软件的设计。（4）实验研究，性能测试。走丝系统的研究（2）走丝系统硬件的设计。走丝系统的结构组成和走丝控制系统的硬件组成，设计了张力控制系统的原理图，分析了走丝控制系统硬件的工作原理。通过试验调试，证明设计的硬件的可用性和可靠性。走丝系统控制电路包括：（一）稳压电源的设计（二）断丝检测电路的设计（三）各个控制环节的选型接线走丝系统的研究（3）走丝系统软件的设计（一）走丝系统软件的组成（软件模块）。（二）各软件模块的功能分析。（三）各软件控制的编程。（四）控制软件主界面的设计走丝系统的研究（4）实验研究，性能测试。（一）对系统初始参数的设定。（二）走丝系统的调试，再加上一个PID调节,张力更加稳定。走丝系统的研究5.提出的问题，总结 走丝系统主要是对张力和速度的控制，可以丰富数据库，达到加工精度。（1）变厚度加工，可以利用电压电流反馈出的信号，利用差值方法，进行实时调节。（2）根据对加工参数的监控，可以得到电极丝的消耗率，从而可以调整电极丝的速度，提高电极丝的使用效率。（3）断丝后，电极丝的在定位，参数调节，提高加工精度。（4）进电块的设计和工作液喷嘴的设计。