欧瑞变频器在线切割机床上的应用

摘要：本文综述了线切割机床的种类、特点和欧瑞线切割机床专用变频器在线切割机床上的具体使用和好处。一、引言： 电火花线切割机床主要用于较难切削的材料、特殊及复杂形状的高精度零部件的加工。以被广泛应用与模具、精密机械、工具、航空航天等行业的制造加工领域。 目前，电火花线切割机床按运丝速度的不同可以分为：慢走丝线切割机床、中走丝线切割机床和快走丝线切割机床。 在八五计划之前（九十年代初）我国主要进行快走丝线切割机床的研究和开发。到目前快速走丝线切割机床已是我国电加工行业的主导产品。我国的快走丝线切割加工机床以其简单的操作方式、低廉的价格及较快的加工速度得到了较广泛的应用，并且引起了国外用户注意。二、行业介绍： 面对国外高加工精度的线切割机床。我国早在“八五”期间，电加工行业就提出作为提供用户的商品线切割机床应具备下列指标：1．表面粗糙度Ra为1.25～0.63μm时，切割速度为20mm²/min。2．表面粗糙度Ra为2.5～1.25μm时，切割速度为40mm²/min。3．按国标GB7926-87中有关条目的加工与检验方法，切割八角工件时，其纵剖面的尺寸差为0.006mm,横剖面的尺寸差为0.009mm。加工四个孔的位置误差为0.008mm，四个孔的尺寸误差为 0.012mm。4．应有高效切割机床提供用户，最高速度达到250mm²/min。 以上的指标目前对于成为商品化的快走丝线切割机床（或按目前的加工工艺方法）来讲，几乎都难以达到和实现。 因此，近几年来国内线切割机床制造行业开始探索提高线切割机床加工精度的新技术和新工艺。先后出现了快走丝多次切割、中走丝多档速多次切割、慢走丝多次切割、进三退二往复式运丝等新的工艺和技术。各个实行国标的机床生产厂家经过反复实验和验证前三种工艺都能满足国标GB7926-87的加工误差要求。在解决了机床的重复定位精度和机械上的导轮抖动、储丝筒跳动、电极丝抖动等问题后，机床的加工精度可以和进口机床媲美。进三退二往复式切割的加工精度也比普通快走丝机床的加工精度有了很大的提升。 以上新的技术和工艺的实现对运丝电动机的控制提出了许多新的要求。如速度可调节、多档速运行、进三退二、电机频繁换向、电机快速制动等要求。依靠之前快走丝机床的可控硅换向和电解电容开关电路直流制动是无法实现上述功能的。三、欧瑞线切割变频器： 为满足目前线切割机床行业的特殊应用要求。2006年，欧瑞传动电气有限公司（原烟台惠丰电子有限公司）经过数月的市场调研，组织研发了线切割机床专用变频器。2006年底至今，我们已在苏中多家线切割机床生产企业，及中走丝电控系统制造厂家批量使用线切割机床专用变频器。经过反复实验已完全满足了快走丝、中走丝、多档速运丝、进三退二运丝、快速制动、频繁快速换向的使用要求，变频器工作稳定，机床的运丝系统故障大大降低。 以下是对欧瑞传动电气有限公司线切割机床专用变频器专用功能和特点的简单介绍：1，快走丝均速运丝功能 由于快走丝机床具有快速的切削速度、采用精确的重复定位并多次切割的加工工艺后具有与慢走丝相当的加工精度、且没有安装变频器的线切割机床的换向电路和制动电路的故障率较高。所以我们在开发线切割专用变频器的时候保留了快走丝的功能。 因为变频器的速度是可调的，所以将变频器应用于快走丝线切割机床可以针对不同的加工精度和切削速度对机床的运丝速度进行调整，机床的加工范围更广。变频器的输出频率可以调整到50HZ以上，这样线切割机床的运丝速度至少可以比工频运行时提高20%以上，机床的加工速度可以得到较大的提高。 在机床配电方面，线切割机床专用变频器在电气控制方面是高度集成的。如运丝电机的制动电路、运丝电机换向电路、高频脉冲电的通断控制电路、运丝电机保护电路、运丝电机故障报警电路等都集成在变频器内部。这样机床厂家在机床的电气安装方面就省去了一些故障率较高继电器、接触器、可控硅开关器件、电解电容直流制动电路等电路及器件，机床的电气稳定性会得到很大的提高，同时机床的电气配线也更简单、方便。 变频器控制方面，可以通过变频器的“目标频率”或称为“数字设定频率”的参数对变频器的工作频率进行设定，也可以通过变频器的上升键、下降键或频率设定电位器进行频率设定。特别要提到的是由于变频器内置了运丝速度变化自动切断电火花脉冲的功能，所以即便是机床运丝过程中也可以对机床的运丝速度进行调整，不必担心断丝的问题。变频的运行指令由端子“OP6”接受；停机、自动加工结束停机、断丝停机指令由“OP5”接受；正转指令由“OP7”接受；反转指令由“OP8”接受；“TA、TC”端子用于控制点火花脉冲的通断。机床配线实例见下图：2，多档速运丝功能 多档速运丝功能，用于线切割机床“割一修二”的多次切割工艺，可以极大的提高工件的加工精度，降低加工误差。变频器每一挡的速度可以由机床生产厂家或用户根据自己的需要自由设置。根据用户社定的运丝速度的不同，该功能可分别应用于快走丝机床的多次切割工艺、中走丝机床的多次切割工艺及慢走丝机床的多次切割工艺。 变频器的多档速功能是通过三个多档速端子“OP2、OP3、OP4”与公共端子“CM”的通断组合状态来实现的，最多可以有8档速。机床厂家普遍采用的是三档速，“割一修二”。端子“OP1”与端子“CM”保持接通以锁定多档速运丝模式。其他配线同快走丝均速运丝功能的配线相同。3，“进三退二”往复式运丝功能 “进三退二”的往复式运丝也是一些厂家尝试的提高机床加工精度的新工艺。该功能采用运丝电机正转三秒再反转二秒的循环工进模式对工件进行电蚀加工。 为实现此功能，线切割机床专用变频器内置了计时换向自动循运行功能。前进时间和后退时间都作为一个可根据需要随意设置的参数向用户开放。 变频器的配线方式与快走丝均速运丝功能相同，只是这时的“OP1”与“CM”端子要保持开路，琐定往复式运丝模式。附件： 线切割机床专用变频器附加说明 目前线切割机床的加工工艺可以分为快走丝切割、进三退二往复式运丝、多档速运丝（钼丝以不同的运丝速度多次切割工件）等多种加工工艺。欧瑞传动电气有限公司线切割机床专用变频器，主要有以下功能：1． 往复式运丝 变频器以电位器设定的频率做正转X秒、反转Y秒的正反转自动切换运行。2． 多档速运丝 由线切割数控系统提供的三位拨码脉冲开关信号调用变频器的多档速对工件进行多次加工。3． 变频器的TA、TC端子在运丝速度达到稳定运行速度时接通点火花高频脉冲电；当变频器接到停机信号或换向信号时切断点火花脉冲高频电。起到控制点火花通、断的功能。4． 在变频器停机（钼丝停运时）、机床自动加工结束停机或机床工作中断电时变频器具有制动功能。该功能可以取代未使用变频器的线切割机床中的可控硅制动装置，制动效果更好。5． 具有均速运丝和多档运丝与往复式运丝的切换端子，可方便的在均速 运丝和多档速运丝与往复式运丝之间进行切换。新增参数说明：[table][tr][td=1,1,67]F199[/td][td=1,1,240]断高频继电器动作频率滤波宽度[/td][td=1,1,84]0.50HZ[/td][/tr][/table]注释：如F119=0.50HZ，电位计设定频率为48.00HZ。 那么当变频器的运行频率在47.5-48.5HZ之间的范围内时断高频继电器才吸合，以防止频率变化时继电器“TA、TC”频繁抖动。[table][tr][td=1,1,67]F122[/td][td=1,1,204]模拟量设计定频率作用时间[/td][td=1,1,72]2.0S[/td][/tr][/table]注释：变频器在运行过程中调速时，通高频继电器“TA、TC”的去抖时间。频率在变化时，继电器是断开的，当频率稳定运行后变频器延时F122设定的时间后继电器再动作。这样可以防止在调速过程中继电器频繁抖动。[table][tr][td=1,1,67]F408[/td][td=1,1,336]端子OP1的功能定义，此处定义为往复切割与均速（多次切割）方式间的切换端子[/td][td=1,1,48]21[/td][/tr][/table]注释：本专用软件出厂时默认为表2的参数设置，如果F408设为21，将端子OP1与CM短接时变频器将自动将参数改写为表1所示的数值。若OP1与CM断路参数值就回自动恢复到表2的设定值。[b]表1 采用多档速、多次切割功能时的推荐参数设置表[/b][table][tr][td=1,1,67]功能码[/td][td=1,1,420]功能描述[/td][td=1,1,81]设定值[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F100[/td][td=1,1,420]用户密码，修改参数前先解密（每次进入时都显示88）[/td][td=1,1,81]8[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F111[/td][td=1,1,420]上限频率[/td][td=1,1,81]50.00HZ[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F114[/td][td=1,1,420]第一加速时间[/td][td=1,1,81]1.0S[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F115[/td][td=1,1,420]第一减速时间[/td][td=1,1,81]1.0S[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F200[/td][td=1,1,420]启动信号端子给定有效[/td][td=1,1,81]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F202[/td][td=1,1,420]停机信号端子给定有效[/td][td=1,1,81]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F204[/td][td=1,1,420]电位器模拟量调速方式有效（用于均速运丝）[/td][td=1,1,81]3[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F205[/td][td=1,1,420]选择了段速调速方式（用于多档速运丝功能）[/td][td=1,1,81]2[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F210[/td][td=1,1,420]选择了三段速的段速运行模式[/td][td=1,1,81]0[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F408[/td][td=1,1,420]定义端子OP1为档速运丝与往复式运丝间的切换端子[/td][td=1,1,81]21[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F409[/td][td=1,1,420]定义端子OP2为多段速端子1[/td][td=1,1,81]0[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F410[/td][td=1,1,420]定义端子OP3为多段速端子2[/td][td=1,1,81]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F411[/td][td=1,1,420]定义端子OP4为多段速端子3[/td][td=1,1,81]2[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F412[/td][td=1,1,420]定义端子OP5为停机端子（STOP）[/td][td=1,1,81]7[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F413[/td][td=1,1,420]定义端子OP6为运行端子（RUN）[/td][td=1,1,81]6[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F414[/td][td=1,1,420]定义端子OP7为正转端子（FWD）[/td][td=1,1,81]13[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F415[/td][td=1,1,420]定义端子OP8为反转端子（REV）[/td][td=1,1,81]14[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F416[/td][td=1,1,420]TA、TC继电器输出通、断电火花高频脉冲电信号[/td][td=1,1,81]6[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F514[/td][td=1,1,420]停机过程直流制动功能有效[/td][td=1,1,81]2[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F516[/td][td=1,1,420]直流制动电压系数（过大会跳过流保护，范围0～30）[/td][td=1,1,81]10[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F518[/td][td=1,1,420]停机直流制动持续时间[/td][td=1,1,81]0.1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F515[/td][td=1,1,420]停机直流制动起始频率[/td][td=1,1,81]1.00[/td][/tr][/table][b]表2 进三退二往复式切割的推荐参数设置表[/b][table][tr][td=1,1,67]功能码[/td][td=1,1,432]功能描述[/td][td=1,1,74]设定值[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F100[/td][td=1,1,432]用户密码，修改参数前先解密（每次进入时都显示88）[/td][td=1,1,74]8[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F111[/td][td=1,1,432]上限频率[/td][td=1,1,74]50.00HZ[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F114[/td][td=1,1,432]第一加速时间[/td][td=1,1,74]1.0S[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F115[/td][td=1,1,432]第一减速时间[/td][td=1,1,74]1.0S[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F119[/td][td=1,1,432]断“高频脉冲电”继电器动作频率滤波宽度[/td][td=1,1,74]0.50HZ[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F122[/td][td=1,1,432]模拟量设定频率动作时间[/td][td=1,1,74]2.0S[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F200[/td][td=1,1,432]启动信号端子给定有效[/td][td=1,1,74]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F202[/td][td=1,1,432]停机信号端子给定有效[/td][td=1,1,74]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F204[/td][td=1,1,432]选择多档速调速方式[/td][td=1,1,74]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F206[/td][td=1,1,432]运转方向由FWD、REV端子脉冲信号给定[/td][td=1,1,74]3[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F209[/td][td=1,1,432]键盘电位器调速有效[/td][td=1,1,74]1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F210[/td][td=1,1,432]往复循环运丝模式有效[/td][td=1,1,74]2[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F303[/td][td=1,1,432]往复式运丝的前进时间[/td][td=1,1,74]3[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F309[/td][td=1,1,432]往复式运丝的后退时间[/td][td=1,1,74]2[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F408[/td][td=1,1,432]定义OP1为往复、均速运丝的切换端子[/td][td=1,1,74]21[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F412[/td][td=1,1,432]定义OP5为停机端子（STOP）[/td][td=1,1,74]7[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F413[/td][td=1,1,432]定义OP6为运行端子（RUN）[/td][td=1,1,74]6[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F414[/td][td=1,1,432]定义OP7为正向端子（FWD）[/td][td=1,1,74]13[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F415[/td][td=1,1,432]定义OP8为反向端子（REV）[/td][td=1,1,74]14[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F416[/td][td=1,1,432]TA、TC继电器输出通断“高频脉冲电”信号[/td][td=1,1,74]6[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F514[/td][td=1,1,432]停机过程直流制动功能有效[/td][td=1,1,74]2[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F516[/td][td=1,1,432]直流制动电压系数（过大会跳过流保护，范围0～30）[/td][td=1,1,74]10[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F518[/td][td=1,1,432]停机直流制动持续时间[/td][td=1,1,74]0.1[/td][/tr][tr][td=1,1,67]F515[/td][td=1,1,432]停机直流制动起始频率[/td][td=1,1,74]1.00[/td][/tr][/table]