数控等离子切割机（精选9篇）
数控等离子切割机 篇1
数控等离子切割机可以切割各种形状工件并具有切割速度快、切割面质量好、切割尺寸精确、工件热变形小等优点, 被广泛应用。
三一汽车起重机械有限公司现拥有16台数控等离子切割机, 在实际的切割加工中, 经常出现各种质量问题, 如有切割斜角、熔渣、断面波纹等。为提高加工质量, 应对数控等离子切割机的工作原理有较全面的了解。
一、数控等离子切割机的基本组成
数控等离子切割机主要由CNC数控系统、机械本体及等离子电源等三大部分组成 (图1) 。
1. CNC数控系统
CNC数控系统是主要由CNC数控主机、I/O控制电路板、伺服驱动器、伺服电机及割炬高度控制等部分组成 (图2) 。
CNC数控主机是数控系统的核心, 它采用Hypertherm的Edge系统, 在Windows XP软件系统平台上安装Phoenix图形切割软件, 具有人机界面直观、操作简单灵活等特点。数控主机指令通过I/O接口控制电路传送到伺服驱动器以控制伺服电机实现位置控制, 完成图形切割加工。割炬高度控制主要有两个作用, 一是在等离子起弧时实现初始定位功能, 二是在切割加工过程中实现割炬高度自动控制, 常用的调高方式有弧压调高和电容调高, 这里采用的是弧压调高。
2. 机械本体
机械本体是数控等离子切割机的机械结构件, 通常采用龙门式结构, 轨距6m。纵向大车采用双边驱动。主要由两侧端梁、横梁、割炬小车、割炬升降机构、导向及传动机构等部分组成 (图3) 。
由横梁及两侧端梁组成了机床的主体结构。纵向大车驱动方式采用双边高精度齿轮齿条传动, 齿轮与齿条为无侧隙啮合。下面主要对这几个关键结构进行详细介绍。
(1) 纵向大车导向机构
纵向大车导向机构主要由大车导轨、大车行走轮、导向轴承、调节杠杆机构等部分组成 (图4) 。
纵向大车方向采用工字型导轨, 表面经过热处理及加工。两侧端梁下部各有2个大车行走轮及4只导向轴承, 用来实现纵向大车行走的导向。这种导向结构实现导向轴承与导轨之间零间隙, 通过一套杠杆调节机构产生预紧力。预紧力由一组碟形弹簧产生, 其大小应适当。过小导轨的接触刚度降低, 影响加工精度。预紧力过大将增加传动阻力, 电机负荷增大、加快导向轴承的磨损。
(2) 纵向大车传动机构
纵向大车的传动采用齿轮齿条传动, 由伺服电机通过减速机传送给大车齿轮。
大车齿条安装在纵向导轨的侧面, 大车齿轮与伺服电机及减速机一起安装在回转座上, 为了提高传动精度, 齿轮齿条传动利用弹簧机构来自动消除齿侧间隙。图5为齿侧间隙消除机构, 齿轮齿条间的接触力由压缩弹簧产生, 其大小可以通过调节螺杆来进行调节。弹簧力的大小必须保证在正常传动过程中齿轮与齿条不脱开, 且需要有足够的刚度。这种机构还有一个作用就是在机床发生撞车时, 齿轮齿条能够脱开, 以保护传动机构, 所以弹簧力的大小必须适当。
(3) 横向割炬小车导向机构
模向割炬小车方向采用2根圆柱形导轨 (图6a) , 该导轨嵌在方型的基座上, 以保证导轨的刚度。
横向导向机构采用4对特制导向轴承来实现导向行走, 上部导向轴承采用同心销轴固定, 为不可调结构。如图6b所示, 下部导向轴承采用偏心销轴固定, 可以通过转动偏心销轴的角度来消除导向轴承与导轨之间的间隙, 并产生一定的预紧力, 这样提高了横向割炬小车的运动刚度。
3. 等离子电源
等离子电源主要由主控制板、启动电路、斩波器、引弧电路、冷却水路、气路等部分组成 (图7) 。
二、等离子弧切割过程分析
等离子切割是以高温、高速的等离子弧为热源, 它以压缩气体为工作介质, 通过被压缩气体电离形成高温、高速的等离子电弧, 将被切割的金属或非金属局部熔化 (或蒸发) , 同时用高速、高压气流将已熔化的金属或非金属“吹离”基体而形成狭窄而光洁切口的一个过程。
1. 割炬的结构及功能
割炬是等离子弧切割的关键部件, 直接关系等离子切割的效率及质量。主要零件有电极、喷嘴、涡流环、保护套、保护罩、水管。
(1) 喷嘴功能
(1) 等离子喷嘴是通过使旋转的等离子气体收缩、喷射, 对等离子电弧弧柱产生机械压缩、热收缩、磁收缩等效应, 使其能量密度和冲击力增加, 达到切割的目的。
(2) 等离子弧喷嘴产生引导电弧的功能, 其工作过程:先以电极为阴极, 喷嘴为阳极, 在电场的作用下, 通过使电极与喷嘴间等离子气电离产生引导电弧, 当引导电弧的焰流接触工件后, 焰流接通了电极与工件之间的电流通路, 此时工件取代喷嘴作为阳极, 与电极间产生切割等离子弧, 同时继电器切断喷嘴上的电路。
(3) 等离子喷嘴耐高温且导热性好, 等离子弧的弧柱温度高达30 000℃以上, 弧柱从喷嘴的φ2mm小孔中穿过, 使喷嘴温度很高。
(2) 涡流环主要功能
涡流环的主要功能是产生旋转的等离子气, 等离子气流旋转喷射结构如图8所示, 它是先通过涡流环将气体改变成切向气流旋转, 然后再进行收缩和喷射。
当等离子气体在高速旋转时, 离心作用使温度较低密度较高的气体向外侧移动, 温度高而密度低的气体向中间移动, 这样就在喷嘴的喷射孔内形成了径向的外冷内热的温度梯度。这种梯度增加了等离子气对弧柱的热缩和磁缩效应。在机械收缩的共同作用下, 使等离子弧柱能量密度更高、挺直性更好、冲击力更大。由此可见, 在其它条件相同的情况下, 等离子气流的旋转速度越高, 则对等离子弧柱的收缩效果越好。
2. 弧压高度控制
在切割过程中等离子割炬与工件的高度距离控制很重要。在实际切割过程中, 由于板材不平整, 使割炬与钢板高度距离不断变化, 为此, 割炬必须相应做上、下调整以稳定电弧, 保证正常切割。
根据理论研究, 如图9所示, 割炬的切割高度与弧压成一定的比例关系, 利用这一原理, 通常我们利用弧压来控制割炬的高度, 称为弧压调高。
三、常见质量问题产生的原因及解决措施
评定数控等离子切割质量好坏可从以下3个方面来判断:切割斜角的大小、熔渣量的多少、切割断面波纹的深度等。操作工可以通过调节弧压、切割电流、切割速度、工作气压等来改善切割质量。
1. 切割斜角
如图10所示, 切割斜角 (切割角度) 指的是切割边部和垂直线的夹角。假如切割非常完美, 则切割斜角接近于0°。
如图11所示, 调节割炬高度可以改变切割斜角, 可以通过调节弧压来改变割炬高度。
2. 熔渣
(1) 顶部熔渣 (图12)
位于割缝的顶部两侧, 这种溶渣是飞溅而形成的, 减小弧压可以使顶部溶渣消失。
(2) 高速熔渣 (图13)
这种溶渣较小, 在割缝的底部, 其产生的原因是由于喷嘴损坏、电流过低、速度过快、切割高度过高造成的。清除时需铲除或打磨, 可以通过更换电极喷嘴、减小速度、降低弧压等方法来减少高速熔渣。
(3) 低速熔渣 (图14)
这是大量沉积而成的球状溶渣。其产生的原因是电流过高、速度过低、切割高度过低造成的, 可以通过增加切割速度及增加弧压来减小低速熔渣。
3. 切割断面波纹
切割斜角、熔渣及切割表面相互影响, 表面平滑与粗糙与熔渣量取决于适当的速度。凹形的切割面是由于割炬到工件的距离太小或易损件烧损;凸形切割面是由于割炬到工件的距离太大或易损件烧损。
前文所述的质量问题通常可通过选择合适的切割电流、切割速度、弧压、调节工作气压和及时更换电极、喷嘴、涡流环等易损件的办法加以解决。在实际切割加工中, 经常会出现波浪状的切割断面波纹, 这种波纹表面光洁、排列整齐、纹路有规律。这种切割断面波纹采用调节切割参数的方法是没法解决的。
通过维修实践发现, 出现这种波纹的原因主要是由于机床结构及传动刚性不够, 导致机床在运行时发生振动及抖动而产生的。因此应从这些方面加以分析处理。
参考文献
[1]下料应知应会手册.精益质量总部下料焊接工艺所[M].2011.
[2]MAX 200 Plasm a Arc Cutting System Service Manual, 801620-Rivision13 Hypertherm.
[3]赵家政.数控等离子切割机弧压自动调高系统[J].现代制造工程, 2007 (1) .
数控等离子切割机 篇2
供应方甲方：______________
使用方乙方：______________
根据《中华人民共和国民法典》之规定，甲方双方本着平等、互利、共同发展的原则,经双方友好协商，达成如下协议：
一、施工范围
二、承包方式
甲方以包工包料、包质量、包工期、包安全、包分险系数的方式负责挖掘工作。
三、施工期限
施工时间以项目签单为准，甲方必须在施工期限内按乙方的要求保质保量完成。如按时未完成施工任务，乙方将不支付任何费用。
四、承包费用
工程计费小挖掘机______________型号为________元/小时，大挖掘机______________型号为_________元/小时。
五、付款方式：
每月_______日对单，________日清单，下月________日之前付款。
六、权利和义务
1、甲方口行负责设备的保管、维修、保养、辅油及其相应费用。
2、甲方操作人员要必须按挖掘技术要求的进行挖掘操作。
七、安全责任
甲方应及时为操作人员购买相关保险，甲方必须按正确的操作方法进行施工，乙方概不负责。
本合同一式二份。甲乙双方各执一份。每份均具同等法律效力，双方签字盖章之________日生效。
甲方：_____________公司
代表人：______________
盖章：_______________
日期：______________
备注：______%税金由乙方承担。
开户行及支行：______________
账号：______________
联系人电话：______________
乙方：______________
代表人：______________
盖章：_________________
数控等离子切割机 篇3
在工业生产中, 金属热切割一般有气割、等离子切割、激光切割等。其中等离子切割与气割相比, 其切割范围更广、效率更高。而精细等离子切割技术在材料的切割表面质量方面已接近了激光切割的质量, 但成本却远低于激光切割。因此, 等离子切割自20世纪50年代中期在美国研制成功以来, 得到迅速发展。随着计算机及数字控制技术的迅速发展, 数控切割也得以蓬勃发展, 并在改善加工精度。节约材料、提高劳动生产率等方面显示出巨大优势。这促使等离子切割技术从手工或半自动逐步向数控方向发展, 并成为数控切割技术发展的主要方向之一。
1 切割技术的种类
1.1 火焰切割
钢材的氧气切割是利用气体火焰 (称预热火焰) 将钢材表层加热到燃点, 并形成活化状态, 然后送进高纯度、高流速的切割氧, 使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣同时放出大量的热, 借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘使之也达到燃点, 直至工件的底部。与此同时, 切割氧流的动量把熔渣吹除, 从而形成切口将钢材割开。因此, 从宏观上来说, 氧气切割是钢中的铁 (广议上来说是金属) 在高纯度氧中燃烧的化学过程和借切割氧流动量排除熔渣的物理过程相结合的一种加工方法。
1.2 激光切割
激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面, 使材料熔化, 同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料, 并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动, 从而形成一定形状的切缝。
1.3 等离子切割
等离子切割是利用高温在喷嘴处喷射出来的高速气流离子化, 从而形成导电体。当大电流通过时, 该导气流即形成高温等离子电弧, 电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化 (和蒸发) , 并借高速等离子气流的动力排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。利用环形气流技术形成的细长并稳定的等离子电弧, 保证了能够平稳且经济地切割任何导电的金属。
2 等离子切割技术的优点
火焰切割具有切割变形大, 适应不了高精度切割的需要, 而且切割速度较低, 切割前需预热, 花费时间, 难以适应无人化操作的需要。等离子切割具有切割范围宽, 可切割一切金属板材和许多非金属材料, 最高切割速度可达10 m/min, 是火焰切割的10倍。在水下切割能消除 切割时产生的噪声, 粉尘、有害气体和弧光, 有利于环境的保护, 符合21世纪对环保的要求。目前随着大功率等离子切割技术的成熟, 切割厚度已达130 mm, 采用水射流技术的大功率等离子切割已使切割质量接近激光切割的下限 (±0.2 mm) 。由于激光切割机价格昂贵, 且目前只适合于薄板切割 (通常厚板打孔时间长) , 而精细等离子切割机切割精度可达激光切割的下限, 切割表面质量近似, 但切割成本远低于激光切割, 约为其1/3, 最大切割厚度可达12 mm, 因此用精细等离子切割机来取代价格昂贵的激光切割机, 有利于以最经济的方式对用量较大的中、薄板实施高速精细切割。另外, 数控等离子切割与自动套料编程软件配合可以提高材料利用率5%～10%, 按年切割2 000万t计, 则年可节省钢材100～200万t, 价值几十亿元。故在工业发达国家已出现数控等离子切割机取代火焰切割机和激光切割机的发展趋势。
3 切割设备的选型及能力计算
为满足对成品板切割质量的要求, 使用等离子切割+火焰切割。等离子切割主要用于目前改尺板厚度为30 mm以下的船板等品种板;等离子切割具有割缝窄、切割质量好、对钢板割缝周边热影响区域小, 生产效率高等优点。对35 mm以上的钢板, 如割逢要求不太高时, 使用火焰切割更经济, 所以保留火焰切割以具备切割35～50 mm钢板的能力。
3.1 设备选型
由于成品库钢板切割机切分钢板为最后一道工序, 就要求切割机具备很高的切割精度, 选用Cortina5000数控火焰等离子切割机, 该机数控软件包具有以下功能。
(1) 接收来自于中央计算机 (Centre PC) 的工作数据, 发送切割结束信息到中央计算机 (Centre PC) ;
(2) 根据Centre PC提供的成品钢板数据对钢板进行优化计算 (即自动进行切割分配) ;
(3) 切割过程及尺寸控制;
(4) 割炬选择功能;
(5) 回位功能;
(6) 接收或发送切割结果数据功能;
(7) 切割工作记录;
(8) 诊断和错误报警;
(9) 切割机接近报警功能;
Cortina5000数控火焰等离子切割机配备了1台HT4400长寿命干式等离子割具, 1台火焰割具, 1台喷粉划线割具。等离子切割速度快, 切割质量高, 适合钢板厚度35 mm以内钢板的切割。对35 mm以上的钢板, 如割缝要求不太高时, 使用火焰切割。
切割机主要技术参数如下:
(1) 电源电压:交流三相 (1±10%) ·380 V;
(2) 频率:50 Hz;
(3) 功率:90 kW;
(4) 氧气压力:0.8 MPa;
(5) 流量:400 L/min;
(6) 驱动速度:12 m/min;
(7) 割机配置数:1台HT4400长寿命干式等离子割具, 1台火焰割具, 1台喷粉划线割具;
(8) 等离子切割厚度:6～32 mm, 最大50 mm;
(9) 等离子切割速度:
δ=10 mm, 3 800 mm/min;
δ=20 mm, 1 900 mm/min;
δ=25 mm, 1 800 mm/min;
δ=32 mm, 1 300 mm/min。
(10) 火焰切割厚度:35～50 mm
(11) 火焰切割速度:
δ=35 mm, 420 mm/min;
δ=40 mm, 400 mm/min;
δ=45 mm, 390 mm/min;
δ=50 mm, 370 mm/min。
(12) 有效切割宽度:3 250 mm;
(13) 有效切割长度:24 000 mm;
(14) 轨距:5 m;
(15) 水床尺寸:
3 500 mm×25 000 mm×700 mm;
(16) 主机外型尺寸 (长×宽×高) :
28 m×5.8 m×2 m。
3.2 切割流程
钢板吊到切割平台上, 操作者在数控系统上与Centre PC进行通讯, 下载初始化数据及成品钢板尺寸数据, (或手动输入钢板数据) , 并做好其他准备工作, 然后切割机执行以下功能:
自动扫描钢板;对扫描数据进行处理;根据通讯数据或手动输入数据, 生成自动切割程序;如果数据处理正确, 进行切割;切割结束, 上传切割结果;机器归零位。
3.3 切割机能力计算
3.3.1 切割能力估算条件
(1) 材料:
普通碳钢;
(2) 温度:
自然冷板;
(3) 切割方式:
氧离子切割;
(4) 慢速扫描速度:
2 000 mm/min;
(5) 快速扫描速度:
24 000 mm/min;
(6) 钢板顶部、底部慢速扫描长度:
300 mm;
(7) 快速扫描步长:
500 mm;
(8) 慢速扫描步长:
50 mm;
(9) 割炬升降时间:
10 s;
(10) 方式:
使用两个割炬同时对两块钢板纵向分条切割;
(11) 扫描方式:
八点扫描;
(12) 钢板尺寸 (长×宽×厚) :
10 000 mm×3 000 mm×25 mm;
(13) 单块钢板重量:
5.89 t;
(14) 切割速度:
1 800 mm/min。
3.3.2 切割时间的计算
切割钢板单循环时间=扫描工作时间+切割工作时间+附加工作时间 (上、下料时间等) =2+6+8=16 min;
1 h工作循环次数=60/16=3.75次;
1 h工作产量=3.75×5.89×2=44.175 t;
每班工作产量=44.175×8=353.4 t;
每天工作产量=353.4×2=706.8 t;
年产量=706.8×300=21.2万t。
3.4 切割机能力计算
数控等离子切割机投入生产后, 产生了较好的经济效益, 在一年内即收回了投资。南钢中厚板卷厂在保证主生产效率不变情况下, 增加了品种, 争取市场份额。在满足大规格大批量产品生产的同时, 切割小规格小批量产品满足市场需要, 从而大大增强了中厚卷板厂市场适应能力与市场竞争力。
4 结束语
数控线切割教学课题 篇4
【学习目标】
掌握电火花快走丝线切割加工的一些工艺技巧 【课
时】
知识学习、技能训练8课时 【知识学习】
一、断丝
断丝是线切割加工中最为常见的一种情况。其产生的原因很多，大致可分为加工前断丝、加工中断丝和加工结束时断丝，特别是快走丝线切割机床断丝是一件让人头痛的事，因其手工装丝实在很烦很脏。其实，只要掌握好加工方法与技巧，断丝是可以避免或大大减少的。
如果快走丝机床断丝，常用两种处理方法。一种是原地穿丝，用人工的方法使其不短路，按下启动开关，继续切割，但是此种方法常常不易成功。最有效的方法是回到加工起始点，重新穿丝再进行切割，有时也可以再编程序或沿原程序路径反向切割完成加工。
1.加工前断丝
加工前断丝是指在没有加工的时候断丝或加工即将开始时断丝。在没有加工时断丝一般是走丝机构故障，干扰了丝的正常运转。需要调整走丝机构各个部位的位置，检查是否有故障。对于进电块，丝的滑动部位等要清除污垢，保持清洁。如果在加工即将开始时断丝，要考虑参数的选择是否合理。在选择参数时要兼顾切割速度、表面粗糙度及加工的稳定性。在切割开始时，突然产生放电，电极丝易烧断或拉断，这时需要把电参数改小，除到一个较小的范围，待加工稳定后再把电参数加上去。另外，一定要在丝筒旋转的情况下才能发送高频脉冲信号，否则丝会被烧断。
2.加工结束时断丝
加工结束时断丝常常是由于工件的变形或落下引起的。在工件装夹前要对工件进行预处理，减少材料的内应力，以防变形。在废料脱落前，用磁铁或其他方法进行固定。在切落之前，也可以更改电参数或非电参数，减小切割能量，降低切割速度。
3.加工中断丝
加工中断丝主要是由于电流过大，熔断了电极丝。线切割加工一般都采用晶体管高频脉冲电源，用单个脉冲能量小、脉宽窄、频率高的脉冲参数进行正极性加工。加工时，可改变的脉冲参数主要有电流峰值、脉冲宽度、脉冲间隔、空载电压、放电电流等。要求获得较好的表面粗糙度时，所选用的电参数要小；若要求获得较高的切割速度，脉冲参数再选大一些，但加工电流的增大受排屑条件及电极丝截面积的限制，过大的电流易引起断丝。
加工中如果进电块有切割出的小槽，也会引起电极丝的断开。可以将进电块换一个方向使用，避开电极丝在小槽中的摩擦。当然，也可以更换新进电块。
电极丝的好坏也是引起断丝的一个重要原因。在购买电极丝的时候，要考虑它的切割性能，不能以便宜取货。其中电极丝的抗拉强度与熔点是重要的指标。
工件中若有不导电的物体也会引起断丝。如模具中若有502胶水，电极丝切割到此处，将会发生短路，最终引起断丝。可以用较弱的加工条件通过困难加工区域，也可以去除不利因素之后再重新切割或换方向切割。
二、短路 短路指的是电极丝与工件相接，却不能产生放电的通道。在正常放电过程中，电极丝与工件并没有真正接触，有一定的距离。而这个距离就是放电通道。当放电通道被堵塞，将不能正常进行放电加工。
1.加工前短路
加工前短路往往是工件起割的地方不导电，切割前切记要保持加工面的干净，如图（）所示，若有铁锈也应清除。如果导轮和进电块有污物堆积，也会引起短路。用毛刷或碎布沾上酒精或煤油清洗干净。
数控线切割加工实用技术P241页 图 工件起割面不干净引起短路
2.加工结束时短路
加工结束时短路往往是工件落下前变形引起的，如图（）所示。用磁铁吸住要掉下的材料，让钼丝与工件之间保持正常间隙。改小加工条件，继续加工。如果还是短路，可用不导电的物体推动钼丝在切割的缝隙间跳动，让切割的缝隙变宽，使放电的通道始终存在。
数控线切割加工实用技术P242页
图 工件变形引起短路
3.加工中短路
加工中短路最常见的就是废料掉下，卡在工件与上下机头之间，如图（）所示。此种短路也最为危险。如果不能及时取出，会损伤上下机头或工件。另外，工作液如果过脏，也会引起短路。因为一些不导电物体夹在切割的缝隙之间，形成短路。此时，就需要更换工作液。更换工作液前应先停机，加水时，不要把水洒入电动机内。
还有一种情况就是进给速度过快引起的短路。如果伺服进给的速度大于切割速度很多，电极丝就会发生倾斜，紧贴在工件的表面，形成短路。可以通过示波器来观察加工中的状态。如果示波器变成一个不动的直线，就会发生短路，这时就要减慢加工的伺服速度。
数控线切割加工实用技术P242页 图 废料卡在上下机头之间引起的短路
三、尺寸精度不良
1.机床的原因
(1)合理安排切割路线 该措施的指导思想是尽量避免破坏工件材料原有的内部应力平衡，防止工件材料在切割过程中因在夹具等的作用下，由于切割路线安排不合理而产生显著变形，致使切割表面质量下降。例如：工件与其夹持部分的分离应安排在最后，使加工中刚性较好。如图（）所示，其中图a为错误的切割路线，图b为正确的切割路线。
数控线切割加工实用技术P245页
图 合理安排切割路线
a)不合理 b)合理
(2)正确选择切割参数 对于不同的粗、精加工，其丝速和丝张力应以参数表为基础做适当调整。为了保证加工工件具有更高的精度和表面质量，可以适当调高线切割机的丝张力，虽然制造线切割机床的厂家提供了适应不同切割条件的相关参数，但由于工件的材料、所需要的加工精度，以及其它因素的影响，使得人们不能完全照搬书本上介绍的切割条件，而应以这些条件为基础，根据实际需要做相应的调整。例如若要加工厚度为27mm的工件，则在加工条件表中找不到相当的情况，这就必须根据厚度在20～30mm间的切割条件做出调整，主要办法是：加工工件的厚度接近哪一个标准厚度，就选择其为应设定的加工厚度。
(3)采用近距离加工 为了使工件达到高精度和高表面质量，根据工件厚度及时调整丝架高度，使上导轮与工件的距离尽量靠近，这样就可以避免因上导轮离工件较远而使电极丝振幅过大，影响加工工件的表面质量。
(4)注意加工工件的固定 当加工工件即将切割完毕时，其与母体材料的连接强度势必下降，此时要防止因工作液的冲击使得加工工件发生偏斜。因为一旦发生偏斜，就会改变切割间隙，轻者影响工件表面质量，重者使工件切坏报废，所以要有合理的方法固定好被加工工件。
2.材质的原因
1)由于工件材料不同，熔点、汽化点、导热系数等都不一样，因而即使按同样方式加工，所获得的工件表面质量也不相同，因此必须根据实际需要的表面质量对工件做相应的选择。例如要达到高精度，就必须选择硬质合金类材料，而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。
2)由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了避免这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。
3)加工过程中应将各项参数调到最佳状态，以减少断丝现象。如果发生断丝势必会回到起始点，重新上丝再次进行加工，使加工工件表面质量和加工精度下降。在加工过程中还应注意倾听机床发出的声音，正常加工的声音应为很光滑的“哧-哧”声。同时，正常加工时，机床的电流表、电压表的指针应是振幅很小，处于稳定状态，此时进给速度均匀而平稳。
3.电极丝的原因 1)在加工前，必须检查电极丝，电极丝的张力对加工工件的表面质量也有很大的影响，加工表面质量要求高的工件，应在不断丝的前提下尽可能提高电极丝的张力。
2)线切割机床一般采用由乳化油或水配制而成的工作液。火花放电必须是在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩，从而局限在较小的通道半径内火花放电，形成瞬时和局部高温来熔化并汽化金属，放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态。绝缘性能太低，则工作液成了导电体，而不能形成火花放电；绝缘性能太高，则放电间隙小，排屑困难，切割速度降低。加工前要根据不同的工艺条件选择不同型号的工作液，再者必须检查与工作液有关的条件，检查工作液的液量及脏污程度，保证工作液的绝缘性能、洗涤性能、冷却性能达到要求。
3)必须检查进电块的磨损情况。快走丝线切割机一般在加工了50～80h后就须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块。有脏污时需用洗涤液清洗。
4)检查导轮的转动情况。若转动不好则应更换，还必须仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度，用清洗液清除脏物，有损伤时需及时更换。还应经常检查储丝筒内丝的情况，丝损耗过大就会影响加工精度及表面质量，需及时更换。此外，进电块、导轮和上下喷嘴的不良状况也会引起电极丝的振动，这时即使加工表面能进行良好的放电，但因电极丝振动，加工表面也很容易产生波峰或条纹，最终引起工件表面粗糙度变差。
5)保持稳定的电源电压。电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定，从而引起击穿放电过程不稳定而影响工件的表面质量。
四、表面精度不良 电火花线切割是利用瞬间放电能量的热效应，使工件材料熔化、汽化达到尺寸要求的加工方法。切割时的热效应和电解作用，通常使加工表面产生一定厚度的变质层，如表层硬度降低，出现显微裂纹等，致使线切割加工的模具易发生早期磨损，直接影响模具冲裁间隙的保持，以及模具刃口容易崩刃，缩短了模具的使用寿命。
对于碳钢来说，工件表面的熔化层（变质层由熔化凝固层与热影响层组成）在金相照片上呈现白色，称为白层。它与基体金属完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织，与内层的结合也不甚牢固。它主要由马氏体、大量晶粒极细的残余奥氏体和某些碳化物组成。
表面精度不良表面为加工速度产生波动，引起表面粗糙度不良，加工面出现纵向加工痕迹。表面精度不良会大大减少工件的美观与实用，严重时还会产生报废。
1.材质的原因
(1)工件材料的的金相组织及元素成分 由于电火花的放电作用，使工件材料表面层的金相组织发生了明显的变化，形成不连续的、厚度不均匀的变质层。它与工件材料、电极丝材料、脉冲电源和工儿作液等参数有关。经金相组织分析，变质层中残留了大量奥氏体。在使用钼丝电极丝和含碳工作液时，经光谱分析和电子探针检测，在变质层内钼和碳元素的含量大幅度增加；而使用铜丝电极丝和去离子水的工作液时，发现变质层内铜元素含量增加，而无渗碳现象。
(2)变质层的厚度 通常变质层的厚度随脉冲能量的增大而变厚。因电火花放电过程的随机性，在相同的加工条件下，变质层的厚度往往是不均匀的。从有关试件所测得的变质层厚度的数据表面，线切割电规准对变质层的厚度有明显的影响。
(3)显微硬度明显下降，并出现显微裂纹 由于变质层金相组织和元素含量的变化，使工件表面和显微硬度明显下降。例如在去离子水中进行电火花线切割加工后，工件表面硬度值由线切割前的970HV下降到线切割加工后的670HV，通常在距表面十几微米的深度内出现了线切割的软化层。同时，表面变质层一般存在拉应力，会出现显微裂纹。尤其是切割硬质合金时，在常规的电规准参数条件下，更容易出现裂纹，并存在空洞，危害极大。
为防止模具表面产生显微裂纹，应对钢材热加工（铸、锻）、热处理，直到制成模具的各个环节都要充分关注和重视，并采取相应的措施。
1)在线切割前的热处理，应避免材料过热、渗碳、脱碳现象。
2)线切割前应优化电规准：采用高峰值窄脉冲电参数，使工件材料以气相抛出，汽化热大大高于熔化热，以带走大部分热量，避免工件表面过热；有效地进行逐个脉冲检测，控制好集中放电脉冲串的长度，也可解决局部过热问题，消除显微裂纹的产生；脉冲能量对显微裂纹的影响极其明显，能量越大，显微裂纹越宽越深；脉冲能量很小时，例如采用精加工电规准，表面粗糙度Ra＜1.25μm，一般不易出现显微裂纹。
3)工作液的电蚀产物常会导致集中放电，形成显微裂纹。
此外，在线切割加工中，为了预防裂纹和变形，加工条件也应慎重选择，尤其对于那些大型、厚壁、形状复杂、厚度不均匀的模具零件，宜采用多次切割法，这是减少和去除表面缺陷的一种非常有效的方法。应选择平坦、易精加工或工件性能影响不大的部位设置为线切割的起始点，这也很重要。对于有些要求高的模具，可采用多种有效措施，在线切割加工后把表面变质层抛除、研磨掉，提高零件的表面质量。
优化线切割加工的工艺方案，选择合理的工艺参数，以防止模具表面发生过热现象，减少和避免变质层的形成，消除表面显微裂纹，对于提高模具制造质量和延长模具使用寿命是十分有效的。
2.电极丝的原因
电极丝也会影响到表面精度不良。好的电极丝，线切割速度快，不易断丝，产生的热量能瞬时消除，如包锌电极丝。电极丝的抖动也会在工件表面产生条纹。在切割工件的时候，电极丝的张力一定要适宜。张力过紧会绷断电极丝，张力过小会引起电极丝的抖动，造成工件表面不良。取值可以参考机床厂商的说明书，但实际经验还得自己不断积累。
五、加工速度不良
快走丝线切割加工机床合理调整进给速度的方法有如下几点： 1)在快走丝线切割机床中，整个进给控制电路有多个调整环节，其中大部分安装在机床控制器内部，出厂时已调整好，一般不应该再修改。不要以为进给电路能自动跟踪工件的余量速度并始终维持某一放电间隔（即不会开路不走或者短路闷死），便错误地认为加工时可不必或可随便调节进给量。实际上某一具体加工条件下只存在一个相应的最佳进给量，此时电极丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。如果人们设置的进给速度小于工件实际可能的蚀除速度（称欠跟踪或欠进给），则加工状态偏开路，无形中降低了生产效率：如果设置好的进给速度大于工件实际可能的蚀除速度（称过跟踪或过进给），则加工状态偏短路，实际进给和切割速度也会下降，而且增加了短路、断丝和短路闷死状态的危险。因此合理调节变频进给，使其达到较好的加工状态很重要。
数控等离子切割机 篇5
(1) HT4400型等离子切割机切割作业时, 水管、电极一起被烧掉。现场检查时, 发现水箱出水管流量不足, 混有大量气体同时喷出。经调查知, 水箱前日做了清洗, 水箱中水位不足造成大量空气进入水管, 造成冷却能力不足。加水后反复打循环, 排空几十米长水管中的气体, 机器恢复正常。
洁, 避免灰尘、杂质带入冷却水中。更换后一定要先经短时间循环, 确认冷却水流量正常方可投入使用。尤其是水箱清洗后, 要确保冷却水管路内没有空气混入, 否则将影响设备使用。
(2) HT4400型等离子切割机频频发生流量报警。检查水箱出口压力时, 发现没有水流出, 打开水箱发现, 有一只冷却水水桶的盖子卡在出水口处。取下盖子再试机, 机器即刻恢复正常。
(3) HT4400型等离子切割机只能短时间切割, 且频频发生流量报警。检查水箱出口压力正常, 再检查机器本体内的水管时, 发现有松动现象。水管松动后长出来, 端面抵在电极上, 导致流量不足。上紧水管, 保证与电极间留有一定间隙, 再试机, 恢复正常。
(4) HT4400型等离子切割机只能短时间切割, 且频频发生WT (水温) 报警。经查, 强冷却风扇没有启动, 风扇单相马达的分相电容损坏。更换后风扇启动正常, 水温报警即刻消除, 机器恢复正常。W10.01-42
作者通联:上海外高桥造船有限公司上海市浦东新区洲海路3001号200137
浅析管料的火焰切割和等离子切割 篇6
管料切割机产品按照切割形式主要分为热切割和冷切割两种。其中, 热切割主要是利用集中热能使材料熔化并且分离, 它广泛用于国内造船、压力容器、工程机械、电站设备、桥梁和钢结构等行业中。热切割的方式也有多种, 这里以最常用的火焰切割和等离子切割方法浅析管料热切割机的原理、结构和应用。
1 火焰切割和等离子切割的基本原理
火焰切割是一种古老的热切割方法, 在切割中、大厚度钢板、切割多种形状的焊接坡口和多割炬大批量切割直条钢板等应用场合有一定的优越性。等离子弧切割金属材料已有近50年的历史, 其良好的适用性和经济性已在长期的生产实践中得到了验证, 在l~38mm厚的碳钢以及有色金属的切割中, 等离子弧切割占据主导地位, 并且有广阔发展空间。
1.1 火焰切割原理火焰切割也叫燃气切割, 是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢, 是一个用氧/燃气火焰燃烧的过程。
首先, 钢板的温度必须升至燃点。然后, 氧流在狭长区域氧化金属, 燃烧时所产生的溶渣被切割氧流吹除从而形成割缝。氧燃气切割可用于碳素钢及低合金钢, 厚度可达到几个分米。切割质量取决于材料表面情况、切割速度及材料厚度。在薄板切割方面就存在不足, 火焰切割的热影响区要大许多, 热变形比较大, 切割速度慢, 生产效率相对较低。
1.2 等离子切割原理等离子弧切割是利用高温等离子电弧的
热量使工件切口处的金属局部熔化 (和蒸发) , 并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。等离子切割具有切割速度快, 范围宽等特点, 适合切割低厚度金属板材及多种非金属材料, 最高切割速度可达10m/min, 因此切割面光洁, 热变形小。
在等离子切割领域, 根据等离子气体的种类不同, 可分成空气等离子切割、氧气等离子切割、氩氢等离子切割等。各种等离子弧切割工艺参数, 如空载电压、切割电流和气体流量、电极内缩量和割嘴高度等都直接影响切割过程的稳定性、切割质量和效果。在保证切割质量的前提下, 应尽可能的提高切割速度。这不仅提高生产率, 而且能减少被割零件的变形量和割缝区的热影响区域。
2 火焰切割和等离子切割设备的结构
火焰切割和等离子切割设备结构形式主要由主驱动机构和切割机构组成, 其作用分别为:主驱动机构夹紧工件并带动工件旋转, 切割机构按要求切割工件。主要有卡盘式和滚床式两种。
2.1 卡盘式切割机卡盘式切割机是卡爪式卡盘夹紧水平放置
的工件, 减速电机通过齿轮或链条等带动卡盘旋转, 卡盘带动工件旋转。切割机构大致可分为三轴, 五轴, 六轴, 七轴等。
2.1.1 三轴切割机的三轴为:工件绕X轴旋转, 割炬沿X轴移动和割炬沿X轴摆动。
2.1.2 五轴切割机的五轴为:工件绕X轴旋转, 割炬沿X轴移动, 割炬沿Z轴移动, 割炬沿X轴摆动和仿行跟踪。
2.1.3 六轴切割机的六轴为:工件绕X轴旋转, 割炬沿X轴移动, 割炬沿Y轴移动, 割炬沿Z轴移动, 割炬沿X轴摆动和仿行跟踪。
2.1.4 七轴切割机的七轴为:
工件绕X轴旋转, 割炬沿X轴移动, 割炬沿Y轴移动, 割炬沿Z轴移动, 割炬沿X轴摆动, 割炬沿Y轴摆动和仿行跟踪。
卡盘式切割机主要适用于中小管径φ25-φ630mm的管子切割, 可切圆管和方管。一般为卡盘固定, 托架托动工件升降调整工件中心高度以满足切断不同管径的管料。而如果需要轴向输送工件时, 则为托架固定, 卡盘升降调整中心高度以满足切断不同管径的管料。
2.2 滚床式切割机滚床式切割机的驱动机构是减速电机通过
齿轮或链条带动托盘旋转, 托盘靠工件自重形成的摩擦力带动工件旋转。切割机构和卡盘式相同。
滚床式切割机主要适用于大中管径φ60-φ1520mm的管子切割, 只能切圆管, 或者增加圆形旋转工装后可切割方管。一般滚床托盘固定, 靠切割机构升降以满足切断不同管径的管料。而如果需要轴向输送工件时, 则为可调整两托盘之间的距离, 调整工件高度以满足切断不同管径的管料。
目前的滚床式切割机产品大都是主传动机构在一侧, 使用电机和托盘之间使用齿轮传动, 因此长距离轴输送扭矩, 从电机端到另一端, 长轴的扭转变形, 会造成两端旋转速度不同, 而很容易产生工件轴向窜动或卡滞。而如果把切割机主传动机构在中间, 或者两端同步电机传动, 则可有效降低两端旋转速差。
3 火焰切割和等离子切割的应用
火焰切割和等离子切割的切割形式和工件断面形状基本相同, 一般用于管件相贯线的切割。而相贯线切割机按切割形式主要切割形状可分为:
3.1 三轴切割机 (1) 开槽切割; (2) 四方孔切割; (3) 端部切断并开坡口。
3.2 五轴切割机 (1) 开槽切割;
(2) 四方孔切割; (3) 端部切断并开坡口; (4) 斜交支管端头切割; (5) 同径V字支管端头切割; (6) 切割焊接弯头、虾米节两端斜截端面; (7) 两支管交叉相贯线切割; (8) 三 (多) 支管交叉相贯线切割; (9) 主管开相贯线孔; (10) 固定坡口、定角坡口、定点坡口的切割。其中:定角坡口是割炬以固定角度进行切割;定点坡口是在切管的0°、90°、180°、270°点上设定角度, 在定点位置之间割炬自动变化坡口角度进行切割;固定坡口是输入相贯的焊接坡口角度, 系统自动计算切割的坡口角度进行切割。
3.3 七轴切割机 (1) 能在主管上切割相贯孔, 满足主管轴线与单根支管轴线偏心与非偏心、垂直与倾斜相交等条件;
(2) 能在支管端部切割相贯线端头, 满足单根支管轴线与主管轴线偏心与非偏心、垂直与倾斜相交等条件; (3) 能在管子上切割平行管轴心的方孔、腰形孔、圆角矩形孔, 满足偏心与非偏心, 垂直与倾斜相交等条件; (4) 能在管子上切割平行管轴心的方槽、腰形槽、圆角矩形槽, 满足偏心与非偏心, 垂直与倾斜相交等条件; (5) 切断型切割可同时开槽; (6) 能切割焊接弯头“虾米节”的两端面及切割垂直和斜截端面; (7) 能切割同规格管材多管对接端面; (8) 能切割与环型主管相贯的支管相贯线端头, 单根支管情况可偏心; (9) 能切割与矩形管相贯的圆支管端头; (10) 能切割无主管、有主管单管相贯, 多管相贯的支管相贯线端头。支管与主管轴心需相交于一点。主管可直管、弯管或方管;11可开定角度、变角度、定距离及变距离的坡口及360度的孔坡口。
在现代化生产中, 管料热切割设备越来越多的应用于石油、煤矿、船舶、建筑、生活用品等很多方面。为满足自动化使用需要, 提高生产效率和生产安全性, 管料切割设备还可增加自动上下料系统, 使其和其他前序加工和后续加工有机的连接成一个整体的生产线, 更好的实现无人高效安全操作。
参考资料:
摘要：对于管料切割来说, 从简单的切断, 开坡口, 到复杂的相贯线、“虾米节”等, 火焰和等离子切割可满足各种切断要求, 而且成本低, 断面形状质量好, 应用广泛。
关键词：热切割,等离子切割,火焰切割,相贯线
参考文献
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[3]孔德杰, 张光先, 乔立强.数控等离子切割技术在我国的现状与发展.电焊机, 2005-35-1.
关于数控激光切割机设计要点分析 篇7
近年来,我国大力发展数控激光切割机技术,投入了一定程度的人力和财力,并取得了长足的进步。国内数控激光切割机产品,凭借良好的服务、合理的性价比,并逐步抢占激光切割机市场,并已取得一席之地。所以,优化激光切割机设计,是我国激光切割机领域长远发展的需求。
1 数控激光切割机的整体结构
从当前市场而言,数控激光切割机有悬臂式、龙门式和横梁倒挂三种结构形式。如下表1,所示了三种结构形式的优缺点。
2 数控激光切割机的光路设计
在数控激光切割机的外光路中,主要由聚焦透镜、线偏振反射镜片和圆偏振反射镜片等构成。激光器输出的线性偏振光在这些镜片的转化下,以圆偏振光的形式传输至激光切割头,再由经聚焦透镜聚焦,从喷嘴上同时输出能量和辅助气体,实现对板材的切割。
就外光路系统的结构而言,主要有龙门式飞行光路、混合光路和等光程光路三种。其中,龙门式飞行光路相比较于其他两种,在调整上比较繁琐,但能够较好地满足高精度和高速度的切割需求,在数控激光切割机的设计中,使用最为广泛。
从实际来看,激光器所发出的激光具有一定的发散角。基于光路长度的变化,光束的直径也随之发生着变化,从而焦点的深度、大小也发生变化,导致对切割效果造成不良影响。例如,在板材切割中,出现切割宽度不统一、烧蚀板材的不良后果。如表2所示,是当前用于光路长度补偿的有效措施。
3 数控激光切割机的驱动系统
在数控激光切割机中,高精度和高动态响应是其重要性能的体现。其中,数控激光切割机的驱动系统对切割精度和动态响应有所影响。在现实设计中,常用齿轮齿条、滚珠丝杠和直线电机三种驱动方式。如下表3所示,三种驱动方式的比较分析。
4 激光切割机未来发展趋势
通过比较数控激光切割机各结构的优缺点,可以看出,随着科学技术的不断发展,龙门式横梁结构由于其结构性能的优点,已经越来越多地运用到数控激光切割机的设计中,悬臂式横梁在运行速度要求不高,且切割幅面不大时具有一定的优势,而悬臂倒挂式横梁由于其结构上的缺陷,应用较少。
在考虑光路设计时,三种补偿方案各有优缺点,主要根据各生产厂家的实际情况,在综合考虑性价比、加工能力的基础上选择最优方案。在驱动系统方面,目前国内主流的传动方案为齿轮齿条传动,而国外越来越多地采用直线电机驱动,并且其代表着未来发展的趋势。如果国内市场对激光切割机的性能要求提高及购买力上升的话,可以考虑采用直线电机驱动的方式。
5 结语
数控激光切割机设计是一项复杂而系统的工作,涉及到电、光、机等方面。并且,激光切割工艺比较复杂,融有物理化学等变化过程。本文的论述比较有限,在今后的研究中,笔者认为可以从以下几点入手:1)激光器研究;2)关键部件及加工工艺研究;3)喷嘴结构方面的研究;4)激光切割工艺参数的研究。这些领域的继续研究,有助于推动数控激光切割机的设计研发进程。
参考文献
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[3]陈树明.高性能数控激光切割机设计要点[J].锻压装备与制造技术,2003.
数控火焰切割机改造研究与应用 篇8
1 数控及伺服驱动系统改造
1.1 数控设计方案明确
数控机床的工作原理也就是通过数字控制技术实现展开制造、加工的一种行为, 并且具备自主操控的优势, 其系统是达成数字控制的一种配置, 如图1所示。
其中, CNC属于系统中的核心部门, 涵盖了诸如存储器、总线、CPU、以及控制软件等。CNC按照所指定的需要制造加工的相关程序展开轨迹行为, 以及进行对机床的输入输出解决, 最后再输出相关指令至与之相对的执行部件上, 其功能类似于人体的大脑。
当伺服系统接收到CNC输送而来的进给指令, 就把此类指令通过换位与扩展后, 利用驱动设备换化成为执行部件需要的进给速度、方向、位移等。它将来源自数控的十分微弱的指令扩展为驱动装置应用的功率信号[1]。驱动单元把伺服单元中的输出行为转换成为机械活动, 驱动单元和伺服单元共同为数控装置和机床中的传动部件的纽带。
1.2 伺服系统改造
数控机床主要是根据相关指令脉冲进行工作, 伺服系统则属于以数控机床移动部件位置与速率作为控制量的一种系统。因此, 伺服系统的程度直接影响着数控机床的操作精度、运行速度等相关指标。在对伺服系统展开改造的过程中, 必须坚持一下原则:第一, 调速范围宽。这里所说的调速是指进给速度能够在比较宽广的区域中无级变化, 且应当维续均匀、平稳、速降小的状态。在零速状态时, 伺服则处于锁定;第二, 可逆运行。伺服系统可以较为机敏的完成正、反向运行。处于加工阶段时, 机床在随机状态根据轨迹行为标准, 即时完成。另外, 不可拥有反向间隙。第三, 具备传动刚性与速率稳定性。伺服系统应当拥有优质的静动态负载属性, 四度系统在切削环境产生改变时, 应当让进给速度维续恒定状态。
改造伺服系统中的开环系统环节中, 指令脉冲的输入和步进电机的旋转角度息息相关, 后者每次都受前者影响。进给指令信号利用脉冲分配器来操作电路。开环系统的特点可以归纳为, 操作便捷、组织简单, 但是精确不良。如图2所示, 改造之前数控机床横宗向驱动是步进单元, 在加工的过程中时常会产生误差过大、应对迟缓等问题, 故而, 在改造时放弃该系统[2]。与之相对的闭环系统是按照来源于反馈信号和指令信号的对比结果实施对速度与位置的控制。因为现实中的火焰切割机的作业环境往往不甚理想, 温度较高、粉尘大、稳定性存疑, 故而, 此类系统无法实现。
对比之后, 本文所改造的系统选择为半闭环系统。电机附有编码器, 不但性能出色, 且组织构成简单, 还能够确保精度。半闭环系统检测元件装置于机床传动部件中, 从侧面测量执行部件的位置。半闭环系统只可以弥补系统环路内部元件出现的误差, 所以, 其精度相较于闭环系统略低, 然而其组织和调试都更为便捷, 并且平稳, 性能优异。
2 电气控制结构改造
2.1 电气控制设计方案
电气控制部分中的CNC数控系统, 是利用驱动控制柜实现对数控机床制作加工的自动化控制。例如, 利用驱动控制柜1*1插口进入至JV控制电源插槽, 从而实行对电源控制;CNC系统利用控制柜1J1插口进至J1面板开关信号插实行开关量控制;CNC系利用1J3、1J4插口禁止J3 (X驱动信号) 、J4 (Y驱动信号) 插槽实行信号控制[3]。控制柜接口主要是指控制柜和元件之间的输入和输出口。控制柜接口实现外部期间、CNC、以及电源的转接。
2.2 PID控制改造
PID控制在数控生产的过程中属于最为常规的控制办法。系统主要由PID控制器及被控主体构成。PID控制器属于线性控制器, 把偏差的比例、积分利用线性组合形成控制量。因为计算机控制属于采样控制, 其至可以按照采样时间的偏差完成对控制量的计算。
电动机的运行轨迹的数字PID控制系统通过单片机实现, 位移检测设备用于实时检测电动机的输出位移量, 且把观察到的结果反馈到单片机系统。
2.3 检测装置
测量装置属于确保数控火焰切割机精度的重点, 其将位移测量信号当成反馈信号, 且把测量信号改变成为数字, 之后再运回至计算机, 再与指令脉冲展开对比且操控驱动元件正确运转。本文系统所择取的旋转式增量脉冲编码器。所以增量式主要是针对位移增量的测量, 也就是数控工作台如果移动某一长度, 装置便会产生一个脉冲信号。
2.4 监控系统软件工作流程
按照火焰切割机需要实现的诸多类任务, 能够得出控制系统在其工作中的一些状态:第一, 等待状态。控制任务尚没有展开调度, 并未和外部设备实施通讯, 控制参数仍然维续于之前加工任务完成后的数值。第二, 自检状态。在接收到电气系统的自检命令后, 系统初始化设备, 之后根据设置进至电气系统中的自检程序, 且送回自检结果, 一旦输入停止指令后, 系统恢复到等待状态。第三, 错误报警状态。一旦系统显现并不常规的状态时, 第一时间进至与之相对应的解决子程度, 且提醒用户。第四, 伺服控制状态。当系统接收至伺服控制命令, 利用DI口给控制机输入运行指令, 之后根据加工命令展开与之相对应的工作程序, 一旦加工结束后, 系统回顾到等待状态。
在安装、调试、检测时, 如图6所示, 先把主电源回路接好, 着重注意不可将强电电源中的输入、输出端接反;之后则是数控系统输入、输出开关量控制线连接、以及对数据输入输出线的连接。数控系统和轴伺服控制线连接;工作台上的电机电源线、反馈线连接;工作台上的其他控制线连接。连线完毕后, 需要展开检测与调试, 线路检查过程中需由强至弱检测, 根据线路走向顺序检测, 通过万用表逐步实施测量。
3 结束语
最大程度掌握数控火焰切割机计重点及应用难点, 毫无疑问是火焰切割机应用优势能够激发至最大水平的重中之重。其在现实应用阶段当所显现出的特征有, 自动化控制、切割信息储存修改以及保存、运行稳定和可操作性强。缩减切割零件后续打磨与装焊时间。数控火焰切割机的应用优势更需要引起人们的广泛关注与重视, 并能够在实践操作中得到不断发展及深化。
参考文献
[1]李亚江.切割技术及应用[M].北京化学工业出版社, 2012, 22 (13) :284.
[2]机械设计手册编委会.机械设计手册 (新版) (第1卷) [M].北京:机械工业出版社, 2012, 22 (13) :284.
数控等离子切割机 篇9
关键词：数控切割,辅助控制,系统研制
材料的切割加工是现代工业生产中的一个重要工序, 切割工具和切割方法的优劣直接影响生产进度及产品质量。其中, 数控切割机以其优越的性能, 较强的适应性和合理的性能价格比得到迅速推广。笔者所介绍的经济型数控切割机, 是在本单位自行研制的DSSH-5经济型数控系统基础上, 开发了辅助控制系统来满足火焰切割工艺的特殊要求, 以及数控系统与PC机间的远程通信。
1 系统机械部分设计
数控火焰切割机的导轨采用65Mn铁路重轨经机加工制成, 两轨间的有效跨距为2 000 mm, 导轨的有效长度为3 000 mm, 可延长到1.6万mm。立柱的高度为900 mm, 有效行程为600 mm, 割炬的最大调整范围为200 mm, 横梁的垂直运动是由两台110BC380B型步进电机同步驱动。为了保证系统的运行速度, 提高运行的可靠性, 纵向移动由两台110BC380B型步进电机实现双边驱动, 并由齿轮齿条传动;横向移动使用1台110BC380B型步进电机驱动一个割炬, 并通过钢带带动另一个割炬同步运动。2个割炬的垂直运动分别由2台90BF003型步进电机驱动, 工作时割炬可电子点火, 割炬的气源全部由电磁阀控制[1]。
2 控制系统总体方案
数控火焰切割机控制系统的总体方案是依据氧气切割的工艺特点和机械结构来确定的 (见图1) 。每个割炬需要切割氧、预热氧和乙炔3道气路。每道气路有1个手动调节旋钮调节气流量的大小和1个电磁阀来控制气路的开关, 每个割炬有1个电子点火器。为了方便操作人员的使用, 控制系统需要提供1个遥控键盘。总之, 控制系统要控制7个电机, 1个遥控键盘, 2个点火器和2组6个电磁阀。整个火焰切割机的控制系统, 由数控系统和辅助控制系统两大部分组成, 其中即纵向移动使用的2台电机和横向移动使用的1台电机是带动割炬完成平面运动的电机, 由数控系统来控制。数控系统采用现有的DSSH-5经济型数控系统 (两轴联动) 来完成割炬的平面运动, 可通过信号线同辅助控制系统协调动作。剩下的2个割炬升降电机和2个一组横梁升降电机﹑电子点火器﹑电磁阀组和遥控键盘由辅助控制系统来控制。
3 数控火焰切割机辅助控制系统和软件设计
数控火焰切割机辅助控制系统由单片机8031、复位电路, 74LS373, 27256, 74LS138等芯片组成。数据线、控制线和地址线输出控制升降电机、火头电机、遥控键盘和电磁阀模块。单片机电路主要完成对整个辅助控制系统的控制, 复位电路主要实现单片机的复位初始状态, 遥控键盘主要实现远距离控制系统, 便于对火头进行调整, 电磁阀控制电路主要控制乙炔、切割氧、高压氧的开启和关闭, 步进电机驱动电路用来完成火头和横梁的升降运动。
辅助控制系统的主要任务是满足切割工艺的要求, 同时协调与DSSH-5型数控系统的工作。辅助控制系统的软件从功能上可以分为监控程序和功能程序两部分。系统监控程序是控制微型计算机系统按预定操作方式运转的程序, 它完成人机会话和实时控制等功能, 使系统按操作者的意图或命令来完成指定的任务。功能程序就是各种不同的功能模块, 通过调用这些功能模块, 完成各种实质性的任务。以电机驱动模块为例, 电机的驱动程序可分为电机正转驱动程序, 电机反转驱动程序和调速程序三大部分[2]。在数控火焰切割机系统里, 主机中安装监控程序, 先启动主机, 发出调用从机功能程序命令, 点火, 延时后关掉点火, 火头下降到位, 通知主机P1.2=0, 延时后关通知信号P1.2=1。火头低速升起, 火头不锁。
4 PC机与数控系统通信
在PC机与数控系统通信的接口电路中, 使用了RS232-485转换器, 该转换器使用方便, 无须外接任何电路就可以进行通信, 有较强的驱动能力, 可以只连接两条信号线而不接地线。由于每台数控火焰切割机离PC机有一定的距离, 通信时会产生波形的失真, 为了改善波形, 同时提高抗干扰能力, 在通信线路上跨接200Ω的匹配电阻。
数控火焰切割机系统通信软件流程见图2。主机的控制程序由界面、编辑解释和通信三大部分组成。界面程序主要是显示可以被调用的文件及其所包含的程序号, 调用程序的机床号, 调用程序号, 调用时间, 调用程序号所处的文件名以及必要的控制键和功能键。为了便于编辑加工程序, 该系统提供一个专门的编辑软件来实现并最终生成数控系统能识别的机器代码。
5 结束语
目前, 由于该切割机采用立柱式机架机构和单片机控制系统, 加工质量稳定, 操作维护方便。已正式投入使用, 加工出的产品完全符合用户要求。
参考文献
[1]梁桂芳.切割技术[M].北京:机械工业出版社, 1997.