BWS伺服在慢走絲加工機(jī)床上的應(yīng)用

1 引言

電火花線切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱WEDM），有時(shí)又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。線切割主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60％以上。

2 慢走絲加工機(jī)床

2.1 線切割機(jī)床分類

根據(jù)電極絲的運(yùn)行速度不同，電火花線切割機(jī)床通常分為兩類：一類是高速走絲電火花線切割機(jī)床（WEDM-HS），其電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度為 8～10m/s，電極絲可重復(fù)使用，加工速度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓，使加工質(zhì)量下降，是我國(guó)生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式；另一類是低速走絲電火花線切割機(jī)床（WEDM-LS），其電極絲作低速單向運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度低于0.2m/s，電極絲放電后不再使用，工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量較好，但加工速度較低，是國(guó)外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。本文介紹的是臺(tái)達(dá)ＡＳＤ－ＡＢ伺服在慢走絲加工機(jī)床上的應(yīng)用案例。慢走絲加工機(jī)床如圖1所示。慢走絲機(jī)床加工的工件圖如圖2所示。

2.2 線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)

慢走絲和快走絲作為加工機(jī)床主要的組成部分包括：

（1）主機(jī)：包括床身、坐標(biāo)工作臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)等；

（2）脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流；

（3）控制系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，是本文討論的重點(diǎn)；

（4）工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。

圖1慢走絲加工機(jī)床

圖2 慢走絲機(jī)床加工的工件圖

3 基于臺(tái)達(dá)伺服技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制

3.1 硬件介紹

控制部分就是上位機(jī)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)：

（1）上位機(jī)：是基于PC架構(gòu)的慢走絲機(jī)床專用ＮＣ控制器；

（2）伺服系統(tǒng)：兩套“BWS”，BWS-BBH伺服控制器和BWS-BH大慣量伺服電機(jī)。

（3）機(jī)械傳動(dòng)：伺服電機(jī)直連螺距為６mm的絲桿。

3.2 技術(shù)難點(diǎn)

慢走絲機(jī)床上的伺服應(yīng)用的主要技術(shù)難點(diǎn)就是在0.5~0.2rpm超低速運(yùn)行過程中保持穩(wěn)的追隨誤差，同時(shí)追隨誤差又必須小于２個(gè)脈沖。這樣的超低速技術(shù)要求實(shí)際上是和慢走絲機(jī)床的加工特點(diǎn)有密切的聯(lián)系的。慢走絲機(jī)床的電極絲直徑通常0.03~0.35mm，而其加工工件時(shí)中心線在工件上切過的面積總和最大可達(dá)約為350m㎡／min，慢走絲機(jī)床加工的工件與快走絲不同通常都是既對(duì)加工精度要求很高又有很大的加工厚度。這就對(duì)慢走絲機(jī)床的進(jìn)給速度有很高的要求，速度必須在一定的范圍內(nèi)，過快的速度會(huì)造成加工不徹底，在工件表面留下深淺不一的粗糙痕跡使表面粗糙度變差，同時(shí)也會(huì)造成電極絲振動(dòng)加大，易造成斷絲！至于伺服系統(tǒng)小于２個(gè)脈沖的追隨誤差，則是因?yàn)榫€切割的加工原理就是正負(fù)電極之間不斷放電灼燒工件表面，就是說兩個(gè)電極之間要保持一定的距離，既不能接觸在一起造成短路，又不能距離太遠(yuǎn)造成斷路！