登录
首页 电工技术 电工技术
回帖 发帖
正文

主题:高速走丝线切割机的断丝保护电路

点击:7997 回复:9

找了好久才找出的一篇旧文档(2007年),今贴出不知有否参考作用;
将同时贴出于“中华工控网”博客,见http://blog.gkong.com/more.asp?id=150866&Name=mqlin
12-04-02 22:02
摘要:断丝保护是指:在钼丝发生断丝时,使运丝电机立即停止的功能。实现该功能的电路很多,本文介绍了一个实例,并特别指出了电路中隔离二极管的作用,为实际应用提供了一种可行的方法。
   关键词:快走丝电火花线切割、断丝保护

0 前言
   在高速走丝电火花线切割加工(HSWEDM)中,电极丝(通常为钼丝)是往复运动、重复使用的,加工中的钼丝会逐渐损耗。所以,钼丝使用到一定程度,就要更换,否则可能会在运行中断丝(钼丝断脱)。而且,线切割加工的工况较为复杂,除了钼丝损耗可能造成的断丝外,还有其他多种因素(比如脉冲电源故障等)引起的断丝。因此,从某种意义上说,线切割加工中的断丝是不可避免的。
   一旦发生断丝,如果没有相关控制电路断开电源,则运丝电机将继续转动、工作台进给也不会停止,钼丝会被绕乱,故人工停机后不能在断丝处继续加工。所以,倘若断丝后能立即停止机床运行,保持好断丝前的状态,则为在断丝处继续加工创造了条件,钼丝也有可能能够被继续使用,从而达到了提高工效和减少浪费的目的。
   断丝保护电路,就是为实现这一目标而设置的。

1 断丝保护电路的种类(参见参考文献[1])
   要实现断丝保护,首先就要获取断丝信号。从原理上说,可以采用光电式:检测加工部位钼丝的有无,获得一个电信号;也可采用重锤式:当钼丝断开后,适当质量的重锤落下,带动一个灵敏的微动开关动作,获得一个开关信号;或者是张力式:钼丝松弛后,张力消失,微动开关动作。
   考虑到钼丝的导电性,实际应用中,也可以从电路的通断方面着手(参考文献:莫操君《高速走丝电火花线切割机电气原理与维修》)。

1.1 钼丝碰触式断丝保护
   参见图1,X1、X2是断丝信号的两个检测点。当脉冲电源到钼丝的进电点(硬质合金导电块)未与丝架绝缘时,X1可以利用该进电点,X2则固定于立柱上且与立柱绝缘。X2上安装有一段适当长度的裸铜线——正常情况下,X1、X2在电气上未形成通路;而当钼丝断开,松弛的钼丝就会碰触到X2伸出的粗铜线上。当丝架与储丝筒组合件未绝缘时,此时X1、X2就形成了通路。
附件

   这样一来,就取得了钼丝完好与断丝情况下的两个完全不同的信号。实际可行的信号获取方案确定后,电路上的实现方法则灵活多样。图2给出一个参考电路:若X1、X2连通,KA1就会动作。只要取KA1的动断点去控制主电路,就能够实现断丝保护。
附件


1.2 电流通路式断丝保护
   (1)图2中,在正常加工情况下,X1、X2两点间是没有电流流过的。若担心钼丝断开时,不能100%碰触到X2,那么也可采用电流通路式方案:钼丝完好,X1、X2连通;断丝,则X1、X2断开。这时,需要把X2移到丝架上(参见图1),且要求X2与丝架绝缘;其安装可参考X1或导电轮的安装方式。电路见图3,可以取KA1的动合点去控制主电路。
附件


   (2)事实上,电路的方案可视具体情况选取。在“电流通路式”方式下,根据不同的需要,还可设计出形式多样的电路,图4就是另外的一种形式;它采用动断点去控制主电路,避免了KA1线圈的长期通电。
附件

   电路工作过程为:当钼丝完好时,X1、X2之间是短接的,通过二极管VD1、电阻R2,三极管VT1基极被钳位而截止,KA1线圈两端没有电压,KA1断开;主电路(参见图5)能正常工作,运丝电机可起动。而当发生断丝时,VT1导通,KA1动作,主电路接触器KM1断开,运丝电机停转。随之脉冲电源截止输出,步进电机停止转动,从而实现了断丝保护。
   当然,要使用断丝保护,必须要有运丝电机停机制动措施,例如能耗制动,这方面的内容可参看文献[1]。
附件


2 断丝保护电路应用实例
2.1 隔离二极管的作用
   一次,某用户要求在其老机床[2]上,加装断丝保护功能,并坚决反对使用图2方案(检测点的安装由用户负责)。于是,根据实际情况,参照文献[1]图3-19b(即本文图4),设计了一个电路如图6所示。设想用电容进行滤波,而取消隔离二极管VD1,以免抬高VT1基极电压。
附件
 
   制作完毕,在三极管VT1基极引出一段导线(代替X2)。检查无异常后,通电,继电器KA1接通,发光二极管VL1点亮;将所引出导线(X2)对地(X1)接通,KA1断开。反复多次,动作可靠。
   图6中,KA2是控制器上的继电器触点,作为加工完毕“自动停机”用。因为该信号与KA1信号的功能一致,所以图6中把它们一起使用。这样做,能够避免把高电压引入到控制器。SA1是为方便上钼丝和调试等情况而设置的开关,用以“取消断丝保护”功能。
   随后,把电路板安装到控制箱内。当时X2还未安装好(需要另行钻孔),而该机床丝架与床身采取了绝缘措施。因此,试把钼丝进电点当作X2使用,而把X1接于床身(与走丝机构电气上相通)。由于通过X1、X2之间的电流很小,所以对储丝筒轴承等零件的影响不大。
   通电试机,运丝电机刚起动即停;接通SA1,运丝电机能够被起动,当控制器程序运行完毕,KA2动断点断开时,KA1能可靠动作。几次就滤波、延时等方面调整图6电路,试图实现断丝保护,多次试验,均不十分可靠。后来注意到图4电路中的二极管,才悟出:可能是钼丝上的干扰信号太强,滤波电路无法抑制其变化,导致三极管VT1导通。
   看来,图4中的隔离二极管VD1,难以用简单方法将其取消,或者暂未找到适用的简易方法,所以决定仍然保留。
 
2.2 修改后的电路
   于是,增加二极管VD1,其他部分作了适当变化,把图6有关部分修改成了图7。为了简化图面,图7中没有表示出与图6相同的电源部分、以及“自动停机”触点KA2和“取消断丝保护”开关SA1,接线方式与前面相同。
附件
   试机,运丝电机能正常运行,但断丝保护不太可靠,可能是因为丝架与床身绝缘不是太好或者两者之间的电容量较大。后来,用户重新装设了X2,实际运行,断丝保护电路能可靠动作。后来,类似电路也曾用于不同厂家的机床上。
   图7中,VL1作指示用,这在继电器KA1本身未带LED指示时,便于观察继电器工作状态。VL2用来补偿VD1上的压降,使VT1能可靠截止;这是就地取材的结果,当然也可以使用稳压管等元件。其他元器件的选用,也可视方便而定,只要能安全可靠工作就行。
   前面已经提到,VD1是隔离干扰电压用;而VD2意在保护VT1的发射结,是否需要,可通过试验确定。C1使KA1延时动作,提高电路稳定性,以免在钼丝与导电块稍有接触不良时,KA1就动作。KA1可选用小型继电器,例如MY3等。
   当然,电路结构及参数,实际应用时,应当依据具体情况有所调整。同时注意,机床不同,情况会各异,比如有的丝架与床身绝缘,有的则是走丝机构与床身绝缘。再一次提醒的是,机床必须具有运丝电机“停机制动”功能,才能加装断丝保护电路,否则可能造成运丝机构超行程而拉断钼丝故障。

3.结语
   过去生产的一些线切割机床,一般没有配备断丝保护功能,给使用带来不便,而目前这类机床仍有不少的用户(注:该文作于2007年1月)。所以,如果能简单地加装这一功能,则具有实际的意义。本文示例中介绍的“电流通路式”方案,虽然在钼丝中通有电流,但电流值很小,因此对通常的加工不会觉得有影响。
   而钼丝碰触式电路,正常加工时没有电流流过X1、X2,所以不会对通路中的轴承等造成电腐蚀。对于图3与图2电路,只是使用方法上的不一样;又比如图2与图4,图2不需要设置“取消断丝保护”开关,而图4的功能更灵活一些。其实,在KA1接入到主电路的方式上,也会因为机床的不同,而有许多的比较。关于这部分的讨论,本文从略。
   需强调也是最重要的一个问题是要注意安全。
   由于存在外露导电件,电路中变压器二次侧电压一般宜取~6V、~12V等低压,所使用的变压器要加强绝缘。床身要有电气安全保护措施,例如视电网情况采取合格的接零或接地保护。电路的改装,应不降低原有性能。改装过程中及改装完毕,必须向操作者切实说明有关注意事项。
   (莫其麟,于20120402贴出;原作于2007年1月28日)

参考文献:
   [1] 莫操君.高速走丝电火花线切割机电气原理与维修[M].北京:机械工业出版社,2007.
   [2] 江南电子仪器厂 TPCW-2535线切割机机床电器图册[Z].1987.
最后修改:2012/4/7 17:26:05
12-04-02 22:12
看了,支持一下.
12-04-03 01:15
很好设计方案,线切割上真的需要这点控制功能
12-04-03 07:56
这是旧文章、老黄历了,后来的机床上都已有断丝保护等功能;
贴出来,是看看对原理的理解,有无一点参考作用。

好久没接触这些,也陌生了。
12-04-03 11:51
谢谢楼主分享
12-04-05 07:06
电路简单实用!
12-04-05 08:27
呵呵,楼主还是一如既往的热心。线切割变频器断丝检测就简单多了,只是不知如何贴图上来
最后修改:2012/5/12 1:30:51
12-05-12 01:26

引用 dale2000 在 2012/5/12 1:26:01 发言【内容省略】

欢迎楼上做些介绍,我好多年没注意这方面的资料了。
如何贴图,有多个帖子询问过,这个帖子可以参考:http://m.gkong.com/bbs/229371.ashx
12-05-12 07:58
线切割机床如DK7725,DK7740.这类故障挺多的,经常会用到
15-04-25 09:21

工控新闻

更多新闻资讯