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電火花線切割的電氣及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
閱讀：1230 發(fā)布時間：2014-6-18
快走絲線切割機(jī)床（配圖如下）的電氣及控制系統(tǒng)一般分為：微機(jī)控制部分、高頻電源部分和絲筒電機(jī)控制部分。絲筒電機(jī)控制部分控制電機(jī)及絲筒，帶動鉬絲作快速正反的啟動運行和停止，并提供各種相應(yīng)保護(hù)功能。其它類型機(jī)床電氣控制通常采用繼電器控制方式，也比較實用，但這種控制方式存在著下述一系列的問題：
圖為德鋒快走絲線切割
(1)繼電器接觸器動作頻繁，損耗相對較大;中間轉(zhuǎn)換控制復(fù)雜，出故障可能性高。
(2)電機(jī)頻繁正反向全壓啟動，啟動電流大，對絲筒機(jī)械部件沖擊大。
(3)接觸器觸點頻繁閉合斷開造成的噪聲大。
這些問題導(dǎo)致的主要后果是整個加工可靠性降低，燒絲等問題增多，這勢必導(dǎo)致二次加工，zui終影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
針對上述存在的問題，故用小功率變頻器來實現(xiàn)原控制方式的改進(jìn)，其理由主要有以下幾點：
(1)變頻器產(chǎn)品技術(shù)成熟、性能可靠，已被廣泛應(yīng)用于異步電機(jī)各控制系統(tǒng)中。
(2)利用變頻器的外接控制輸入端子和反映運行狀態(tài)的輸出端子以及強(qiáng)大的可編碼功能，可以根據(jù)被控對象和控制方式的不同進(jìn)行靈活選擇和設(shè)定，省去了復(fù)雜的中間轉(zhuǎn)換控制。
(3)電機(jī)的啟停時間及電流可分別通過手動編碼或自動設(shè)置完成，減少了原方式中起動電流大，機(jī)械沖擊大的弊病。
(4)主電路的相序切換通過變頻器內(nèi)部集成控制電路完成(無觸點切換)。另外變頻器內(nèi)還設(shè)有直流制動功能，并設(shè)定當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為0后，制動過程可自動解除，避免由于操作不當(dāng)電機(jī)所承受的不必要的大電流。
(5)變頻器還可自行彌補電網(wǎng)電壓波動，設(shè)置自動延時關(guān)機(jī)和來電繼續(xù)加工等功能，可進(jìn)一步提高自動化程度。
走絲機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)
快走絲線切割機(jī)床的走絲機(jī)構(gòu)，是影響其加工質(zhì)量及加工穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件。走絲機(jī)構(gòu)的功能是帶動電極絲按一定線速度移動往復(fù)運絲，并將電極絲整齊地排繞在儲絲筒上。儲絲筒本身作高速正反向轉(zhuǎn)動，是利用電動機(jī)正反轉(zhuǎn)來達(dá)到的。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動絲筒，再經(jīng)同步帶帶動絲杠轉(zhuǎn)動，拖板便作往復(fù)運動，拖板移動的行程可由調(diào)整換向左右撞塊的距離來達(dá)到。
絲筒變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由以下幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成：
(1)主電路，系統(tǒng)功率變換環(huán)節(jié)采用AD/DC整流電路和IGBT逆變電路。
(2)控制電路，控制電路主要用來接受外來信號和發(fā)出控制命令和PWM波形。
(3)驅(qū)動電路，采用IGBT智能功率模塊(IPM)。
(4)保護(hù)電路，為了保護(hù)動作的快速性和實時監(jiān)測性，采用了硬件電路加軟件子程序的監(jiān)控方式，故障發(fā)生時如果是屬于電機(jī)短路之類的故障，則硬件電路將立即產(chǎn)生信號，關(guān)閉波形發(fā)生器并在中斷子程序中進(jìn)行保護(hù)設(shè)置，并使程序回到初始狀態(tài)。
電火花線切割加工機(jī)床集、高精度和高柔性為一體，要求電動機(jī)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(如高速定位)強(qiáng)。變頻器在走絲機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，達(dá)到對三相異步電機(jī)的無級調(diào)速，具有節(jié)能、對電網(wǎng)無污染、調(diào)速范圍大、調(diào)速機(jī)械性硬等優(yōu)點。
圖為德鋒快走絲線切割
(1)繼電器接觸器動作頻繁，損耗相對較大;中間轉(zhuǎn)換控制復(fù)雜，出故障可能性高。
(2)電機(jī)頻繁正反向全壓啟動，啟動電流大，對絲筒機(jī)械部件沖擊大。
(3)接觸器觸點頻繁閉合斷開造成的噪聲大。
這些問題導(dǎo)致的主要后果是整個加工可靠性降低，燒絲等問題增多，這勢必導(dǎo)致二次加工，zui終影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
針對上述存在的問題，故用小功率變頻器來實現(xiàn)原控制方式的改進(jìn)，其理由主要有以下幾點：
(1)變頻器產(chǎn)品技術(shù)成熟、性能可靠，已被廣泛應(yīng)用于異步電機(jī)各控制系統(tǒng)中。
(2)利用變頻器的外接控制輸入端子和反映運行狀態(tài)的輸出端子以及強(qiáng)大的可編碼功能，可以根據(jù)被控對象和控制方式的不同進(jìn)行靈活選擇和設(shè)定，省去了復(fù)雜的中間轉(zhuǎn)換控制。
(3)電機(jī)的啟停時間及電流可分別通過手動編碼或自動設(shè)置完成，減少了原方式中起動電流大，機(jī)械沖擊大的弊病。
(4)主電路的相序切換通過變頻器內(nèi)部集成控制電路完成(無觸點切換)。另外變頻器內(nèi)還設(shè)有直流制動功能，并設(shè)定當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為0后，制動過程可自動解除，避免由于操作不當(dāng)電機(jī)所承受的不必要的大電流。
(5)變頻器還可自行彌補電網(wǎng)電壓波動，設(shè)置自動延時關(guān)機(jī)和來電繼續(xù)加工等功能，可進(jìn)一步提高自動化程度。
走絲機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)
快走絲線切割機(jī)床的走絲機(jī)構(gòu)，是影響其加工質(zhì)量及加工穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件。走絲機(jī)構(gòu)的功能是帶動電極絲按一定線速度移動往復(fù)運絲，并將電極絲整齊地排繞在儲絲筒上。儲絲筒本身作高速正反向轉(zhuǎn)動，是利用電動機(jī)正反轉(zhuǎn)來達(dá)到的。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動絲筒，再經(jīng)同步帶帶動絲杠轉(zhuǎn)動，拖板便作往復(fù)運動，拖板移動的行程可由調(diào)整換向左右撞塊的距離來達(dá)到。
絲筒變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由以下幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成：
(1)主電路，系統(tǒng)功率變換環(huán)節(jié)采用AD/DC整流電路和IGBT逆變電路。
(2)控制電路，控制電路主要用來接受外來信號和發(fā)出控制命令和PWM波形。
(3)驅(qū)動電路，采用IGBT智能功率模塊(IPM)。
(4)保護(hù)電路，為了保護(hù)動作的快速性和實時監(jiān)測性，采用了硬件電路加軟件子程序的監(jiān)控方式，故障發(fā)生時如果是屬于電機(jī)短路之類的故障，則硬件電路將立即產(chǎn)生信號，關(guān)閉波形發(fā)生器并在中斷子程序中進(jìn)行保護(hù)設(shè)置，并使程序回到初始狀態(tài)。
電火花線切割加工機(jī)床集、高精度和高柔性為一體，要求電動機(jī)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(如高速定位)強(qiáng)。變頻器在走絲機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，達(dá)到對三相異步電機(jī)的無級調(diào)速，具有節(jié)能、對電網(wǎng)無污染、調(diào)速范圍大、調(diào)速機(jī)械性硬等優(yōu)點。