线切割机床伺服系统脉冲电源

伺服系统的作用与技术要求

    线切割加工与普通的切削加工不同，它属于不接触加工。加工时，电极丝与工件间存在一定的放电间隙，间晾过大，脉冲电压不能击穿工作液，则不可能发生火花放电，必须使电极丝向工件进给，直到间晾等于或小于某一值时，才能发生火花放电。在正常加工时，工件以一定的速度不断地被蚀除，电极丝与工件之间的间隙不断增加，必须使电极丝也以一定的速度进行补偿进给，以维持所需的放电间晾。如果电极丝进给的速度大于工件的蚀除速度，那么电极丝与工件之间的间隙将逐渐变小，甚至等于零，形成短路。当间隙过小时，必须减小进给速度。如果电极丝与工件之间发生短路，必须使电极丝快速反向回退，以消除短路状态，接着电极丝再重新向工件进给，调节到所需的放电间隙。这是正常线切割加工必须解决的问题。

 

    由于在线切割加工中火花放电间隙很小，而且放电间隙的大小还受到加工条件、工件的材料与厚度、工件蚀除速度等影响，因此很难利用人工方法进给，也不能像普通机床那样采用机动等速进给，而必须采用伺服进给系统。这种不等速的伺服进给系统也称为自动进给调节系统。

 

    自动进给调节系统的任务在于通过改变、调节进给速度，使进给速度接近或等于蚀除速度，以维持一定的放电间隙，保证线切割加工正常稳定地进行，获得较好的加工效果。

    对自动进给调节系统的一般要求是，首先必须具有较广的速度调节跟踪范围。在线切割加工过程中，加工条件、工件的材料与厚度等条件的变化，都会影响其进给速度，调节系统应有较宽的调节范围，以适应加工的需要。

其次，必须有足够的灵敏度。火花放电的频率很高，放电间隙的状态瞬息万变，要求进给调节系统根据间隙状态的微弱信号能相应地快速调节。所以，整个系统的不灵敏区、时间常数、运动部件的质量等都要小;机械传动部分都应灵活，传动间隙要小;控制系统的放大倍数应足够，过渡过程要短。

 

线切割分组脉冲电源是高速走丝和低速走丝两种线切割机床使用效果比较好的电源，比较有发展前途。这种电源有分立元件式、集成电路式、数字式等几种，分组脉冲电源电路是由高频短脉冲发生器、低频分组脉冲发生器和门电路组成。高频短脉冲发生器是产生小脉冲宽度与小脉冲间隔的高频多谐振荡器。低频分组脉冲发生器是产生大脉冲宽度和大脉冲间隔的低频多谐振荡器，两个多清振荡器输出的脉冲信号经过“与门”(或者“非与门”)后。就可以输出分组脉冲波形。这样的波形再经过脉冲放大和功率输出器，就能在放电间隙得到同样波形的电压脉冲。

    前面曾经分析了峰值电流限制在一定范围内后，脉冲宽度越窄，单个脉冲能量就越小，得到的表面粗糙度值就越低，但单个脉冲蚀除量就越低。为了保证切割速度，必须尽可能地提高脉冲重复率。不过脉冲间隔压缩到一定程度后，会使消电离不足而引起加工不稳定现象。这样，降低加工表面粗糙度值和提高切割速度就出现了矛盾。分组脉冲波正是为了解决这一矛盾而提出的一种比较有效的电源形式:每组高频短脉冲之间有一个稍长的停歇时间，在间隙内可充分消电离。这样高频短脉冲的频率可以提得很高，缓和了表面粗糙度与切割速度的矛盾，二者得到了较好的兼顾;而且两极之间有充分的消电离机会，以保证加工的稳定性。

    现在再从多通道放电理论来分析一下这种电源。在一个波形的加工过程中，放电次序是这样的:首先在放电最佳点处进行放电腐蚀，从而形成第一个放电凹坑，下一个脉冲紧接着便在第一个凹坑的周围继续加工，使凸出的部分加工掉，形成一个平凹坑。当然这种排列组合是十分复杂的，从波形上来看，一个波形的加工过程中，有击穿延时、正常加工、微电弧、微短路等各种复杂的现象。由于多通道线切割电火花加工放电点是多点的，多点放电存在于一次加工中。一个脉冲中存在着加工状态、微电弧、微短路等多种状态，造成高频的电磁振荡。www.tzskjc.com