【正文】 本章小結(jié) 本章介紹了 鉬 絲長度對表面粗糙度的影響，介紹了兩種改變 鉬 絲循環(huán)長度的 走絲控制方式的結(jié)構(gòu)和原理，并對它們的優(yōu)缺點進行了比較，提出了用單片機控 制短循環(huán)走絲的新方法 。 圖 33 用步進電機貯絲簡循環(huán)的控制 fig． 33 windingcanister circle by stepping molor 用步進電機控制貯絲筒的移動，需有一套獨立的數(shù)控系統(tǒng)，如圖 34 所示為這一數(shù)控系統(tǒng)的組 成 ： 第 33 頁 共 61 頁 圖 34 步進電機控制循環(huán)系統(tǒng)組成 fig． 34 circle system by stepping motor 由于增加了獨立的數(shù)控系統(tǒng)，大大地增加了制造成本，從現(xiàn)有改制成功的產(chǎn)品來看，它對機床的改造較大，投入的成本較大，因此改造后線切割機床的售價也成倍提高，如普通型的 DK7725 線切割機床售價在 5 萬以下，而步進電機帶動貯絲筒直線移動的控制方式線切割機床售價達 12 萬左右。但在使用的過程中， 我們也發(fā)現(xiàn)，這種循環(huán)的加工方式有較大的缺陷，主要表現(xiàn)在以下二個方面 ． 1． 鉬 絲的損耗增大 這種短循環(huán)方式由于只是調(diào)整了 A、 B 點之間的距離來實現(xiàn)短循環(huán)，因此在加工過程中，只有 A、 B 點之間的 鉬 絲參與了加工循環(huán)線切割，而對于 A 和 B點以外的 鉬 絲則不參與切割工作。 圖 31 貯絲簡形狀誤差 fig． 3l shaping error of windingcanisler 第 30 頁 共 61 頁 若貯絲簡存在一定誤差，設(shè)誤差方向及角度如圖所示，從 A 點到 B 點的圈數(shù)為 n圈，從 A 點運行至 B 點后，每圈的長度增量計算如下 ： 半徑 r 的變化為 ： 周長變化量為 ： 當(dāng)從 A 點運行到 B 點后，總增量 為 ： 由上述分析可知，當(dāng)貯絲簡存在微小誤差后，則長度產(chǎn)生較大增量，在一次往復(fù)循環(huán)中，參加運行的 鉬 絲越長，增量越大。線路的工作原理如下 ： 第 27 頁 共 61 頁 SB SB2 分別作為啟動按鈕和整個電路控制按鈕，啟動時應(yīng)按下 SBI 進行啟動。 2． 加工電火花成形加工用的電極 一般穿孔加工用的電極、帶錐度型腔加工用的電極以及銅鎢、銀鎢合金之類 電極材料，用線切割加工特別經(jīng)濟，同時也適用 于加工微細(xì)復(fù)雜形狀的電極。 5． 靠微機控制電極絲軌跡和間隙補償功能，間隙可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)， 因此，可利用同一程序進行模具的凹凸加工。 在消電離這段時間不放電，應(yīng)將電蝕過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物 (如金屬微粒、碳 粒子、氣泡等 )、產(chǎn)生的熱量及時排出、擴散出去，為了保證電火花加上過程正常地進行，在兩次脈沖放電之間一般要有足夠的脈沖間隔時間。高壓高溫的放電通道，以及隨后瞬時金屬氣化形成的氣體 (以后發(fā)展成氣泡 )急速擴展，產(chǎn)生一個強烈的沖擊波向四周傳播 ． 在放電過程中， 還伴隨著一系列派生現(xiàn)象，其中有熱效應(yīng)，電磁效應(yīng)、光效應(yīng)、聲效應(yīng)及頻率范圍很寬的電磁輻射和爆炸沖擊波等。 第 21 頁 共 61 頁 圖 25 高速走絲電火花線切割機床的工作液循環(huán)系統(tǒng)示意圖 fig25 circulatory system diagrammatic drawing of HSWEDM’s cooling liquid 其工作過程如下 :機床電泵 將工作液經(jīng)濾網(wǎng)吸入，通過主進液管分送到上下 絲臂進液管至工作液箱可用閥門調(diào)節(jié)其供液量的大小，加工后的廢液由工作臺靠重力回流使用過的廢液經(jīng)過過濾器，大部分蝕除產(chǎn)物被過濾掉。 切割軌跡控制系統(tǒng)主要有靠模仿形控制、光電跟蹤控制、數(shù)字程序控制等三 種類型。 (2) 推動級 (也稱前置放大級 )推動級用以對脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號進行 放大，增大所輸出脈沖的功率，以推動功率放大級 正常工作。因此，脈沖間隔不能太小，只能在保證火花放電穩(wěn)定的前提下，盡量減小 脈沖間隔。一方面熱傳導(dǎo)損耗小，能量利用率提高 了，另一方面更重要的是在工件上形成的放電凹坑不僅小，而且不會發(fā)生燒傷現(xiàn) 象。 1． 脈沖電源應(yīng)具有以下特點 [22][23]： (1) 應(yīng)有適當(dāng)?shù)拿}沖峰值電流并可調(diào)整 。在滾珠導(dǎo) 軌中，滾珠與導(dǎo)軌是點接觸，承載能力不能過大。 圖 21 線切割機床結(jié)構(gòu)示意圖 fig． 2ldiagrammatic drawing of HSWEDM 床身是支承坐標(biāo)工作臺、走絲機構(gòu)和絲架的基體，它應(yīng)具有一定的剛度和強 第 16 頁 共 61 頁 度。為了提高其產(chǎn)品在市場上的競爭力，針對市場的需要，對機床的走絲方式進行研究，為此提出了更經(jīng)濟更有效的高速快走絲線切割機床的短循環(huán)走絲控制方式 。總的說來，目前低速走絲線切割機床的發(fā)展水平為 ： Tkm（ 平均表面輪廓度 ） 達2~4μ m， Ra0． 2，切割尖角和小圓弧精度落 3’，加工硬質(zhì)合金沒有微觀裂紋，沒有變質(zhì)層，可直接進行精密模具加工，模具壽命明顯提高。高速快走絲電火花線切 割機床目前較大的缺陷就是加工精度和表面精糙度較低，雖然有的產(chǎn)家對機床進 行了一定的結(jié)構(gòu)和設(shè)備改造，但往往要增加較大的改造成本。高速快走絲線切割機床操作相對簡單，操作人員容易培訓(xùn)。為了趕上國外電火花線切割機床的發(fā)展水平，改變我國落后的局面，應(yīng)第 12 頁 共 61 頁 該以優(yōu)先發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)，大力加強系統(tǒng)的工藝基礎(chǔ)研究工作，努力開拓新工藝領(lǐng)域，以及重視技術(shù)隊伍建設(shè)入手，經(jīng)過一代人甚至幾代人的努力，我們定能在全球范圍內(nèi)縮小電火花加工工業(yè)的差距 [18]。 1991 年大批 量投產(chǎn)。北京市電加工研究所的 DK7732C 機床，采用金剛石三塊式可開 合結(jié)構(gòu)的定位限幅器，在工作時每塊聚晶金剛石保持與電極絲虛接觸，起到定位限幅作用。不少廠 家開發(fā)了四聯(lián)桿裝置，不但上、下導(dǎo)輪可聯(lián)動，而 且可同步偏擺，使電極絲始終保持在導(dǎo)輪槽對稱平面內(nèi)，不發(fā)生單側(cè)刮擦，從而 擴大了切割錐度的范圍。以上這些措施均有效地保證了加工的高精度。由于電極絲的滯后，在角度加工時會產(chǎn)生塌角誤差，特別在小角度與小圓弧切割 時更為明顯， AGIE 公司在這方面擁有稱為 PIlot 的專利技術(shù)。即高速化、高精 度化 (包括表面質(zhì)量 )、高自動化，近年來經(jīng)濟型機床也是一個發(fā)展趨勢。 兩者相比，除了采用的 工 藝不同外，無論在精度、功能、自動化程度、可靠性、加工穩(wěn)定性和加工工藝指 標(biāo)方面 。 關(guān)鍵詞 ： 高速快走絲電火花線切割 ； 短循環(huán) ： 單片機 第 5 頁 共 61 頁 ASTRACT The task is a Pieces of the technological remolding item． The PaPer analyzes the feasibility of rising to surface roughness by the way of HSWEDM’s shortcirele reversing． And it is realized by the SCMcontrolling to overe the shorting in the trad1tional control． FinalIy the controlling circuit board is finished,and the machiool is rebuilded． ExPeriment showed that the shortcirele reversing works efficiently and stably,and it obtained the favorable effect and economy． On the base of the vast related literatures and experience, the Paper first introduced briefly the basic structure and the principle of the HSWEDM,and the current situation of development at home and abroad． Secondly the paper studied some problems of the traditional reversing and the present condition of shortcirele reversing on the HSWEDM． And a new method is put forward to raise the surface roughness by the shortcircle reversing． The paper analyzed the principle of shortcircle reversing， the posing of controlsystem by the SCM,and designed the main program and the subprograms， and put forward the antiinterference measure． Finally， increasing hardly cost of remoIding， the key technique of shortcircle reversing using the SCM’s software and interface． At last,some experiments using the shortcirele reversing by the SCM are performed． And that shows the system works stably。 根據(jù)課題要求，提出了利用短循環(huán)走絲方法以降低高速快走絲電火花線切割機床加工工件的表面粗糙度值 ； 并用單片機實現(xiàn)了相應(yīng)的控制，完成了控制線路電路板設(shè)計和制作，利用控制電路對現(xiàn)有線割機床進 行了改造。在幾乎不增加成本的前提下，利用軟件，實現(xiàn)了短循環(huán)走絲方式的控制，并成功制作了控制電路。我國電火花線切割機床的擁有量已達五萬多臺，居世界首位，其中 95%為高速走絲電火花線切割機床 (英文為 HSWEDM)，它己在機械行業(yè)中起著重要的作用 。 差距是客觀存在的，只有清醒地看到這一點，及時地吸收國外的新技術(shù)，消 化并運用于我們的產(chǎn)品上，同 時根據(jù)我國及國際市場的實際情況靈活運用新工藝，才能使這一差距逐步縮小。 AC— 200D 機床采用框架式結(jié)構(gòu)，以增加走絲機構(gòu)的剛性。人造 陶瓷由該公司陶瓷事業(yè)部開發(fā)生產(chǎn)，其電絕緣性極高，能長期維持線切割放電加 工所要求的高絕緣阻抗，穩(wěn)定性非常好。 國內(nèi)電火花線切割機床發(fā)展?fàn)顩r 國外電火花線切割機床各生產(chǎn)公司為提高本公司產(chǎn)品的品質(zhì)不遺余力，對國 內(nèi)同行產(chǎn)生了巨大的促進作用，近幾年來，我國電火花線切割機也取得了迅速發(fā) 展 [17]。 快走絲機床電極絲張力，直接影響到放電加工的穩(wěn)定性及切割精度，杭州無 線電專用設(shè)備廠、蘇州三光公司、北京電加工機床廠、新火花公司等均采用了三 導(dǎo)輪重錘式緊絲器，可初步改善電極絲逐漸變松弛和絲筒上下不同處絲有松有緊 的現(xiàn)象，提高了放電加工的穩(wěn)定性及切割精度。 其高頻脈沖電源為上海市科技攻 關(guān)獲獎項目，各項加工工藝指標(biāo)均達到了當(dāng)時國內(nèi)先進水平。鑒于此種情況，上海第八機床廠開始了經(jīng)濟型電火花線切割機 DK7725A 的研制，床身采用了新型結(jié)構(gòu)，提高了剛性，降低了成木，控制部分采用單片機， 機床電氣實現(xiàn)無聲換向，一切以主要功能齊全、價低廉、高可靠性為宗旨，終于 在九月份研制成功，其樣機早就被用戶訂購。高速快走絲線切割機床的價格一般為 10 萬以下，比慢走絲線切割機床要便宜得多，而且維護成本較低。 第一，生產(chǎn)實際帶來的壓力。從 IMTS2020 上展出的低速走絲線切割機床可以了解到近年低速走絲電火花線切割機床發(fā)展水平 。 因此許多廠家相應(yīng)地采取了很 多方式對走絲過程進行短循環(huán)控制，如行程開關(guān)控制，步進電機控制等。高速快走絲電火花線切割機床是電火花加工機床的一種，電火花線切割加工無需專門制作電極，而是采用細(xì)金屬絲作為工具電極，通過對工作臺的驅(qū)動，移動工件使之沿著給定的軌跡運行、放電，從而加工 出相應(yīng)幾何圖形的工件。 圖 22 坐標(biāo)工作臺結(jié)構(gòu)原理圖 fig22 schematic diagram ofcoordinate workbench 拖板由拖板座 下拖板 上拖板 2 和工作臺 1 四部分組成，如圖 23 所示拖板座與床身固定連接 ； 下拖板置于拖板座之上，以實現(xiàn) y軸方向的運動 ； 上拖板置于下拖板之上，以實現(xiàn) x軸方向運動 ； 工作臺置于上拖板之上。 齒輪或蝸輪傳動副的作用是實現(xiàn)步進電機與絲桿之間的傳動。這就需要控制單個脈沖的能量。脈沖寬度窄，放電能量小，雖然有利于提高加工精度和 改善表面粗糙度，但是會大大降低切 割速度。 電極絲損耗大小是脈沖電源性能好壞的重要標(biāo)志之一 [24][25][26]。此外，還有走絲機構(gòu)控制、機床操作控制以及其它輔助系統(tǒng)控制。 輔助控制電路是指上述基本控制系統(tǒng)之外的，有利于加工順利進行、增加控 制功能、提高自動化程度的各種控制電路，如 :自動監(jiān)控、出現(xiàn)異常時的自動報 等、自動停