專利名稱：用于電火花線切割的非對(duì)稱切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造中的電火花線切割機(jī)床，尤其涉及電火花線切割 機(jī)床的非對(duì)稱切割方法，可加工模具、異型精密零件等。
背景技術(shù)：
電火花線切割機(jī)床分為快走絲、中走絲和慢走絲機(jī)床?？熳呓z電火花線切割機(jī)床采用 雙向走絲機(jī)構(gòu)，鉬絲繞在絲筒上，往復(fù)運(yùn)動(dòng)切割，用電脈沖來(lái)切割工件，排渣主要在電源 脈沖間隔期間進(jìn)行，走絲方向從上往下時(shí)利于排渣，走絲方向從下往上時(shí)不利于排渣?，F(xiàn) 有的電火花線切割機(jī)床的電脈沖的寬度和間隔在不同的走絲方向設(shè)置是一樣的，對(duì)于厚的 工件，為了在走絲方向不利于排渣時(shí)能順利排渣，電脈沖要設(shè)置較大的脈沖間隔，而該脈 沖間隔對(duì)于利于排渣的走絲方向又太大了，這樣整體切割速度就受到影響。對(duì)于普通厚度
的工件，電火花線切割平均電流約為3A左右，而厚的工件進(jìn)行切割時(shí)，由于設(shè)置了較大 的電脈沖間隔，其平均電流只有1 2A，其切割速度大大下降，工件越厚對(duì)切割速度的影 響越大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于電火花線切割的非對(duì)稱切割 方法，可以通過(guò)控制不同走絲方向的電脈沖參數(shù)來(lái)提高快走絲電火花線切割的加工速度。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用雙向走絲、電源脈沖放電進(jìn)行切割加工，在電源脈沖 間隔期間排渣，在走絲的兩個(gè)不同方向，更改電源放電脈沖參數(shù)，生成不同脈沖寬度和脈 沖間隙進(jìn)行加工。
具體包括如下步驟
(1) 檢測(cè)走絲運(yùn)動(dòng)方向；
(2) 在利于排渣的走絲方向，減小電源放電脈沖間隔，增加或不改變脈沖寬度，調(diào)整 使得鉬絲的平均電流不超過(guò)5A，并且保持切割進(jìn)給量在前進(jìn)。
(3) 在不利于排渣的走絲方向，增加電源放電脈沖間隔，減小或不改變脈沖寬度，調(diào) 整使得切割進(jìn)給量在前進(jìn)，鉬絲的平均電流在1 3A之間；
(4) 重復(fù)上述步驟(1)、 (2)、 (3)，直到加工完畢。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)不同走絲方向產(chǎn)生不同參數(shù)的放電脈沖，有利于順利排渣，并且適用于不同厚度工件的快速切割，提高了快走絲電火花線切割的效率和速度。


圖1是本發(fā)明非對(duì)稱電火花線切割脈沖電源的硬件結(jié)構(gòu)圖2是圖1中單片機(jī)1的主程序流程圖3是圖1中單片機(jī)1的定時(shí)器中斷程序流程圖4為非對(duì)稱電火花線切割脈沖電源的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用雙向走絲切割，在電源脈沖間隔期間進(jìn)行排渣，當(dāng)走絲方向從上往下時(shí)利 于排渣，走絲方向從下往上時(shí)不利于排渣，電源采用非對(duì)稱電火花線切割脈沖電源，如圖 l所示，包括單片機(jī)l、驅(qū)動(dòng)電路2、脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3，其中單片機(jī)l分別與驅(qū)動(dòng)電路 2、脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3相連接，脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3用來(lái)設(shè)置電脈沖參數(shù)，驅(qū)動(dòng)電路2 用來(lái)放大單片機(jī)l的信號(hào)，是驅(qū)動(dòng)脈沖電源的功率放大裝置。單片機(jī)l通過(guò)對(duì)走絲方向檢 測(cè)，在走絲的兩個(gè)不同的方向，通過(guò)更改電源放電脈沖參數(shù)，分別生成不同脈沖寬度和脈 沖間隙放電脈沖進(jìn)行加工，加工時(shí)，在利于排渣的走絲方向，采用利于排渣走絲方向的放 電脈沖參數(shù)進(jìn)行加工。在不利于排渣的走絲方向，采用不利于排渣走絲方向的放電脈沖參 數(shù)進(jìn)行加工，最后重復(fù)上述步驟往復(fù)切割，直到加工完畢。
如圖2所示，所有的程序都保存在單片機(jī)l內(nèi)。主程序主要實(shí)現(xiàn)初始化，包括初始化 各種初值和中斷，開(kāi)中斷，在主循環(huán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)清看門狗、讀脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)狀態(tài)、檢測(cè)走 絲方向、根據(jù)脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3狀態(tài)計(jì)算當(dāng)前走絲方向定時(shí)器高電平和低電平計(jì)數(shù)值、 將計(jì)數(shù)值緩沖等。采用脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3來(lái)設(shè)定電脈沖參數(shù)，其中某一位開(kāi)關(guān)用來(lái)區(qū)分 是輸入哪個(gè)走絲方向的電脈沖參數(shù)。脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3可以設(shè)定不同走絲方向的電脈沖 參數(shù)不一致，也可以根據(jù)需要設(shè)置成一致的。
如圖3所示，單片機(jī)定時(shí)器中斷的主要任務(wù)是根據(jù)主程序計(jì)算的高電平和低電平計(jì)數(shù) 值判斷該輸出低電平還是高電平。如果高電平計(jì)數(shù)到，則設(shè)置輸出為低電平并設(shè)置低電平 計(jì)數(shù)值；如果低電平計(jì)數(shù)到，則設(shè)置輸出為高電平并設(shè)置高電平計(jì)數(shù)值。
如圖4所示，單片機(jī)1采用89S51; X5045P實(shí)現(xiàn)看門狗、電源電壓檢測(cè)和參數(shù)保存； 參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3由上拉電阻和面板開(kāi)關(guān)組成；驅(qū)動(dòng)電路2由3個(gè)8050三極管和電阻實(shí)現(xiàn)； 從接觸器的輔助觸點(diǎn)引出走絲方向信號(hào)，通過(guò)89S51的P0.4管腳進(jìn)行檢測(cè)；參數(shù)區(qū)分開(kāi) 關(guān)S9閉合時(shí)表示設(shè)置利于排渣走絲方向的放電脈沖參數(shù)，S9開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)表示設(shè)置不利于排渣走絲方向的放電脈沖參數(shù)，兩種脈沖參數(shù)都保存在X5045P芯片的EEPROM內(nèi)，停電也 不會(huì)丟失。電火花線切割機(jī)床是通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制接觸器來(lái)改變走絲方向，從接觸器的輔 助觸點(diǎn)引出走絲方向信號(hào)，送給所述單片機(jī)l。
上述非對(duì)稱電火花線切割脈沖電源運(yùn)行的具體步驟如下
1、 上電時(shí)，單片機(jī)1實(shí)現(xiàn)初始化，包括初始化各種初值和中斷，開(kāi)中斷，讀取保存 在EEPR0M內(nèi)的兩個(gè)走絲方向脈沖參數(shù)；
2、 單片機(jī)1清看門狗；
3、 讀脈沖參數(shù)設(shè)定開(kāi)關(guān)3的狀態(tài)，如果與EEPROM內(nèi)存儲(chǔ)的參數(shù)不一致，則將新參數(shù) 保存到EEPROM中，計(jì)算對(duì)應(yīng)的脈沖寬度和脈沖間隙，緩存到存儲(chǔ)單元；
4、 單片機(jī)1讀取管腳P0.4狀態(tài)；
5、 如果P0.4為低電平，表示工作在利于排渣的走絲方向，單片機(jī)l根據(jù)緩存到存儲(chǔ) 單元從設(shè)定開(kāi)關(guān)和EEPR0M中讀入利于排渣的走絲方向的脈沖參數(shù)，計(jì)算定時(shí)器高電平計(jì) 數(shù)值和低電平計(jì)數(shù)值，緩存到存儲(chǔ)單元；定時(shí)器高電平計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)放電脈沖寬度，定時(shí)器 低電平計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)放電脈沖間隔；因?yàn)槭枪ぷ髟诶谂旁淖呓z方向，所以定時(shí)器高電平 計(jì)數(shù)值與低電平計(jì)數(shù)值比較大。
在電源脈沖間隔期間排渣，在利于排渣的走絲方向，不需要很大的脈沖間隔用來(lái)排渣， 因此可以采用較小的放電脈沖間隙同時(shí)可以增加或不改變脈沖寬度，減小脈沖間隔使得單 位時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)增加，所以切割速度提高。
兩個(gè)走絲方向的脈沖參數(shù)設(shè)置的具體值和被加工工件的材質(zhì)、厚度及鉬絲的安全工作 電流有關(guān)，實(shí)際設(shè)置參數(shù)時(shí)可以通過(guò)鉬絲串接的電流表的觀察鉬絲工作電流和插補(bǔ)計(jì)算機(jī) 顯示的切割進(jìn)給量來(lái)設(shè)置。在利于排渣的走絲方向，設(shè)置較小的放電脈沖間隔，增加或不 改變脈沖寬度，通過(guò)鉬絲串接的電流表的觀察鉬絲工作平均電流在5A左右，并且插補(bǔ)計(jì) 算機(jī)顯示的切割進(jìn)給量在前進(jìn)；如果顯示的切割進(jìn)給量在倒退，表示設(shè)置的脈沖間隔過(guò)小， 不能正常排渣，要適當(dāng)增加放電脈沖間隔，直到插補(bǔ)計(jì)算機(jī)顯示的切割進(jìn)給量在前進(jìn)；為 了保護(hù)鉬絲，鉬絲工作的平均電流一般不超過(guò)5A。
6、 如果P0.4為高電平，表示工作在不利于排渣的走絲方向，單片機(jī)l根據(jù)緩存到存 儲(chǔ)單元從設(shè)定開(kāi)關(guān)和EEPR0M中讀入不利于排渣的走絲方向的的脈沖參數(shù)，計(jì)算定時(shí)器高 電平計(jì)數(shù)值和低電平計(jì)數(shù)值，緩存到存儲(chǔ)單元；定時(shí)器高電平計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)放電脈沖寬度， 定時(shí)器低電平計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)放電脈沖間隔；因?yàn)槭窃诓焕谂旁淖呓z方向，所以定時(shí)器高 電平計(jì)數(shù)值和低電平計(jì)數(shù)值比值較?。?br> 在不利于排渣的走絲方向，為了能夠順利排渣，增加放電脈沖間隙同時(shí)可以減小或不改變脈沖寬度，同時(shí)插補(bǔ)計(jì)算機(jī)顯示的切割進(jìn)給量在前進(jìn)，如果顯示的切割進(jìn)給量在倒退， 則要適當(dāng)增加放電脈沖間隔，直到插補(bǔ)計(jì)算機(jī)顯示的切割進(jìn)給量在前進(jìn)，這時(shí)鉬絲的平均
電流一般在1 3A之間，如果工件厚度增加，鉬絲的平均電流更小。
7、 一個(gè)方向走絲過(guò)程通常要好幾分鐘，具體和鉬絲長(zhǎng)度及走絲速度有關(guān)，而定時(shí)器 中斷是在微秒數(shù)量級(jí)的，所以在一個(gè)方向走絲過(guò)程中定時(shí)器產(chǎn)生多次中斷。定時(shí)器中斷根 據(jù)緩存到存儲(chǔ)單元的主程序計(jì)算的高電平和低電平計(jì)數(shù)值，判斷該輸出低電平還是高電 平。如果高電平計(jì)數(shù)到，則設(shè)置單片機(jī)P2.0管腳輸出為低電平并設(shè)置低電平計(jì)數(shù)值；如 果低電平計(jì)數(shù)到，則設(shè)置單片機(jī)P2.0管腳輸出為高電平并設(shè)置高電平計(jì)數(shù)值，高電平即 為放電脈沖，低電平即為脈沖間隔。
以上參數(shù)設(shè)置好后可以記錄下來(lái)，加工同樣工件時(shí)可以直接采用該參數(shù)并預(yù)先設(shè)定好。
8、 重復(fù)步驟2、 3、 4、 5、 6、 7，直到加工完畢。 下面是本發(fā)明的2個(gè)實(shí)施例
實(shí)施例1
采用DK7750電火花線切割機(jī)床、鉬絲直徑為0. 15mm、切割厚度為480mm的45號(hào)鋼 工件時(shí)，在利于排渣的走絲方向，設(shè)置放電脈沖寬度與脈沖間隙比為1:8;調(diào)整使得鉬絲 的平均電流不超過(guò)5A，并且保持切割進(jìn)給量在前進(jìn)進(jìn)行加工。在不利于排渣的走絲方向， 設(shè)置放電脈沖寬度與脈沖間隙比為1:16;調(diào)整使得切割進(jìn)給量在前進(jìn)，鉬絲的平均電流 在1 3A之間進(jìn)行加工。 實(shí)施例2
采用DK7750電火花線切割機(jī)床、鉬絲直徑為0.15mm，切割厚度為250mm的45號(hào)鋼 工件時(shí)，在利于排渣的走絲方向，設(shè)置放電脈沖寬度與脈沖間隙比為1:7;調(diào)整使得鉬絲 的平均電流不超過(guò)5A，并且保持切割進(jìn)給量在前進(jìn)進(jìn)行加工。在不利于排渣的走絲方向， 設(shè)置放電脈沖寬度與脈沖間隙比為1:13;調(diào)整使得切割進(jìn)給量在前進(jìn)，鉬絲的平均電流 在1 3A之間進(jìn)行加工。
權(quán)利要求
1.一種用于電火花線切割的非對(duì)稱切割方法，將鉬絲繞在絲筒上，采用雙向走絲、電源脈沖放電進(jìn)行切割加工，在電源脈沖間隔期間排渣，其特征是在走絲的兩個(gè)不同方向，更改電源放電脈沖參數(shù)，生成不同脈沖寬度和脈沖間隔進(jìn)行加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電火花線切割的非對(duì)稱切割方法，其特征是具體包括 如下步驟(1) 檢測(cè)走絲運(yùn)動(dòng)方向；(2) 在利于排渣的走絲方向，減小電源放電脈沖間隔，增加或不改變脈沖寬度，調(diào)整 使得鉬絲的平均電流不超過(guò)5A,并且保持切割進(jìn)給量在前進(jìn)；(3) 在不利于排渣的走絲方向，增加電源放電脈沖間隔，減小或不改變脈沖寬度，調(diào) 整使得切割進(jìn)給量在前進(jìn)，鉬絲的平均電流在1 3A之間；(4) 重復(fù)上述步驟(1)、 (2)、 (3)，直到加工完畢。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電火花線切割的非對(duì)稱切割方法，其特征是步驟(2) 中，如果切割進(jìn)給量在倒退，則需增加放電脈沖間隔，直到切割進(jìn)給量在前進(jìn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電火花線切割的非對(duì)稱切割方法，其特征是步驟(3) 中，如果切割進(jìn)給量在倒退，則需增加放電脈沖間隔；直到切割進(jìn)給量在前進(jìn)；如果工件 厚度增加，則需減小鉬絲的平均電流。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電火花線切割的非對(duì)稱切割方法，采用雙向走絲、電源脈沖放電進(jìn)行切割加工，在電源脈沖間隔期間排渣，在走絲的兩個(gè)不同方向，更改電源放電脈沖參數(shù)，生成不同脈沖寬度和脈沖間隙進(jìn)行加工；本發(fā)明通過(guò)對(duì)不同走絲方向產(chǎn)生不同參數(shù)的放電脈沖，有利于順利排渣，并且適用于不同厚度工件的快速切割，提高了快走絲電火花線切割的效率和速度。
文檔編號(hào)B23H7/02GK101318243SQ20081012436
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者姜文剛, 李建華, 蔡藍(lán)圖 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)