一种往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制方法

摘要

本发明公开了一种往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制方法，包括：数次的往复走丝及每相邻两次往复走丝之间的调整走丝；每次往复走丝：均通过两个换向开关、可编程控制器控制伺服电机驱动储丝筒做数次重复的正、反向转动，同时由角度编码器检测储丝筒的转动角度并反馈给可编程控制器，使得储丝筒按预设的角度正、反向转动，实现预设长度电极丝的数个循环往复走丝；每次调整走丝：在前一往复走丝结束后，均通过可编程控制器控制伺服电机驱动储丝筒正向转动预设角度，进行一段距离的正向调整走丝，该段正向调整走丝的距离加上随后下一次往复走丝的距离之和均小于该次调整走丝的前一往复走丝的距离；本发明能防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，且自动化程度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制方法。

背景技术

鉴于往复走丝型电火花线切割机床加工特点，为确保电极丝能实现往复运行放电加工，在储丝筒运动时均设置有两换向开关，即当储丝筒运行到一侧（正向）行程极限时，触碰到该侧（正向）换向开关，丝筒电机改变运转方向（正转变反转），驱动储丝筒向另一侧（负侧）极限运动，当触碰到另一侧（负侧）换向开关，丝筒电机改变运转方向（反转变正转），向正侧运行，如此反复运动，即实现了往复运行加工。电火花线切割加工时，在电极丝与工件间加载高频脉冲电压，通过工作台驱动工件按程序轨迹移动，电极丝与工件间形成微间隙放电，使工件电蚀成形，在电蚀工件的同时，电极丝同样会受到一定程度的蚀除，加之运丝系统存在摩擦损耗，因此随着加工时间的增长，电极丝直径会越来越小，直至无法进行正常加工。为保障电极丝受到的电蚀程度相对较小，因此往复运行的电极丝线速度较高（8-15m/s），然而在储丝筒电机换向时，必然存在减速—换向—再升速过程，如果在此过程在电极丝与工件间加载高频电压，电极丝很可能被直接烧断，为避免此情况发生，在储丝筒正反换向信号接入时系统同时将高频脉冲电源输出关闭，此时机台进给加工停止至换向延时完成后再恢复加工，因此，在储丝筒上缠绕之电极丝在两侧必然存在未参与放电加工缓冲区段，理论上此区段电极丝直径除有极小的摩擦损耗外，几乎不会有损耗，如此便带来一个问题，随着加工时间的增长，参与加工段电极丝在变细，因此其加工工件形成切缝亦会越来越小，而切割缝隙的宽度等于放电区段电极丝直径加0.02mm放电间隙，当损耗后的放电区段电极丝直径加0.02mm放电间隙小于缓冲区段电极丝直径时，而电极丝的缓冲区段则难以进入之前的切缝，易导致电极丝在缓冲区卡断，需频繁停机、更换电极丝，影响机床的正常运行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制方法，它能防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行。

为达到上述目的，本发明的一种往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制方法，其特征在于包括：数次的往复走丝及每相邻两次往复走丝之间的调整走丝；每次往复走丝：均通过两个换向开关、可编程控制器控制伺服电机驱动储丝筒做数次重复的正、反向转动，同时由角度编码器检测储丝筒的转动角度并反馈给可编程控制器，使得储丝筒按预设的角度正、反向转动，实现预设长度电极丝的数个循环往复走丝；每次调整走丝：在前一往复走丝结束后，通过可编程控制器控制伺服电机驱动储丝筒正向转动预设角度，进行一段距离的正向调整走丝，该段正向调整走丝的距离加上随后下一次往复走丝的距离之和均小于该次调整走丝的前一往复走丝的距离。

本发明根据电极丝的直径损耗与放电累计时间的对应规律，在电极丝有效放电的允许损耗范围内，以电极丝初始长度为基础，在往复走丝后进行一次调整走丝，使得电极丝进行一段距离的正向调整走丝，再进行下一次往复走丝，且每次调整走丝的距离加上随后下一往复走丝的距离之和均小于该次调整走丝前一往复走丝的距离，使得前一往复走丝的加工段调整为下一往复走丝的缓冲区段，通过逐次减少往复走丝的电极丝长度，这样就可以使缓冲区段的电极丝直径始终随着加工区段的直径减小而减小，从而实现缓冲区段的电极丝直径始终小于工件的加工缝隙（加工区段电极丝直径加0.02mm放电间隙），这样就可以在整个加工过程中避免丝筒在运行到换向位置时夹断电极丝的现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，且通过对可编程控制器编程和角度编码器控制每次往复走丝和调整走丝的距离，不仅自动化程度高，缓冲区段调整准确，消除了人为因素的影响，确保无卡断现象。

作为本发明的进一步改进，在每次往复走丝中均通过可编程控制器按预设时间控制伺服电机驱动储丝筒正、反向转动；可实现往复走丝与调整走丝的自动衔接，提高智能化程度；

综上所述，本发明能防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，且自动化程度高，缓冲区段调整准确。

附图说明

图1为往复走丝型电火花线切割机床走丝系统的结构简图。

图2为储丝筒驱动装置的主视图。

图3为绕于储丝筒上的电极丝分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图3所示，往复走丝型电火花线切割机床的走丝系统包括储丝筒1、绕于储丝筒1上的一根电极丝2、数个换向导轮8、上导轮3、下导轮4，工件14设于上导轮3与下导轮4之间；储丝筒1联于主轴7上，主轴7的一端通过联轴器12与伺服电机11相连，另一端通过传动齿轮副13与传动丝杆10相连，在传动丝杆10的端部设有角度编码器5，在传动丝杆10上设有与支座固联的螺母9，储丝筒1通过托板设于直线导轨6上，伺服电机11、角度编码器5均与可编程控制器（PLC，未示出）相连；

本发明用于上述走丝系统的一种往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制方法，包括：A）第一次往复走丝：通过两个换向开关（未示出）、可编程控制器控制伺服电机11驱动储丝筒1按预设时间做数次重复的正、反向转动，同时由角度编码器5检测储丝筒1的转动角度并反馈给可编程控制器，使得储丝筒1按预设的角度在一定时间内正、反向转动，实现预设长度电极丝的数次往复走丝；在此期间，电极丝2在储丝筒1的两端一收一放；除了正反换向时将高频脉冲电源加载在电极丝2与工件14之间，对工件14进行电蚀加工；在正反换向、关闭高频脉冲电源时，在储丝筒1的两端收或放的那段电极丝即为缓冲区段（即图2中L1对应的那段电极丝），在进行电蚀时储丝筒1两端收或放的那段电极丝即为加工段；由于为往复走丝，本次往复走丝结束时电极丝2在储丝筒1上大致回到初始加工位置；B）第一次调整走丝：在第一次往复走丝结束后，通过可编程控制器控制伺服电机11驱动储丝筒1正向转动预设角度，进行一段距离的正向调整走丝，该段距离小于第一次往复走丝的距离；接下来再进行第二次往复走丝，此时第一次调整走丝的距离即为第二次往复走丝的缓冲区段（即图2中L2对应的那段电极丝），且一次调整走丝可同时实现储丝筒1两端缓冲区段的调整；第一次调整走丝后使得第一往复走丝的加工段调整为第二次往复走丝的缓冲区段，使缓冲区段的电极丝直径随着加工区段的直径减小而减小，从而实现缓冲区段的电极丝直径始终小于工件的加工缝隙，能防止第二次往复走丝时电极丝因损耗而出现卡断现象，避免更换电极丝，保证机床的正常运行；C)接下来进行第二次往复走丝、第二次调整走丝以及数次往复走丝和调整走丝的循环、直至第N次的往复走丝；每次往复走丝的过程均与第一次往复走丝相同，每次调整走丝的过程均与第一次调整走丝相同，只是储丝筒1转动角度对应的第二次往复走丝距离加上第一次调整走丝的距离小于第一次往复走丝的距离，可保证第二次往复走丝的加工段仍为第一次往复走丝的加工段，可防止卡断；依次类推，每次调整走丝的距离加上随后下一往复走丝的距离之和均小于该次调整走丝的前一往复走丝的距离。

对本发明举例说明：如图3所示，假设储丝筒1上绕有500m长电极丝，第一次往复走丝时，按角度编码器5检测信号送可编程控制器进行计数，设左边极限为O，右极限为500，为保证有一定的缓冲区段，实际加工使用情况是这样：初始位时右0-5m为左缓冲区，495-500m段为右缓冲区，则实际参与放电加工段电极丝为5m与495m之间的区段，即5m＜实际加工区段＜495m；随着加工时间推移，5m＜实际加工区段＜495m间电极丝变细，至放电切缝变小，0-5m左缓冲区与495-500m右缓冲区段电极丝因未参与放电加工，丝径基本无变化，如果此时仍进行加工，缓冲区间电极丝将因无法进入切缝而卡断。此时，只能是重换新丝进行再加工，费时且造成浪费。

因此本方法在第一次往复走丝结束后，根据加工能量、加工时间与丝耗关系，建立一定对应关系，通过可编程控制器，当预知到将变细到无法进入切缝会造成断丝前，可编程控制器通过伺服电机11驱动储丝筒1转动一定角度，可改变第二次往复走丝的缓冲区段，即由左0-5m左缓冲区调整成5-10m左缓冲区，右495-500m段为右缓冲区调整成490-495m为右缓冲区，再运行；第三次往复走丝的缓冲区段再调整时左为10-15m缓冲区段，右为485-490m缓冲区段，如此循环，直至电极丝2损耗至彻底无法加工。

本发明根据电极丝的直径损耗与放电累计时间的对应规律，在电极丝有效放电的允许损耗范围内，以电极丝初始长度为基础，因在往复走丝后进行一次调整走丝，使得电极丝2进行一段距离的正向走丝，再进行下一次往复走丝，且每次调整走丝的距离加上随后下一往复走丝的距离之和均小于该次调整走丝的前一往复走丝的距离，使得前一往复走丝的加工段调整为下一往复走丝的缓冲区段，通过逐次减少往复走丝的电极丝长度，这样就可以使缓冲区段的电极丝直径始终随着加工区段的直径减小而减小，从而实现缓冲区段的电极丝直径始终小于工件的加工缝隙（加工区段电极丝直径加0.02mm放电间隙），这样就可以在整个加工过程中避免丝筒在运行到换向位置时夹断电极丝的现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，且通过对可编程控制器编程和角度编码器5控制每次往复走丝和调整走丝的距离，不仅自动化程度高，缓冲区段调整准确，无需人为干预，即保证了加工的连续性，确保无卡断现象，又最大化利用了电极丝，减小了电极丝的浪费。