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，簡稱WEDM），有時又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進(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，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和反向時停頓，使加工質(zhì)量下降，是我國生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國獨(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，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、抖動小、加工質(zhì)量較好，但加工速度較低，是國外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。本文介紹的是臺達(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、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，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 基于臺達(dá)伺服技術(shù)的運(yùn)動控制

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：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，同時追隨誤差又必須小于２個脈沖。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加工精度要求很高又有很大的加工厚度。這就對慢走絲機(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，同時也會造成電極絲振動加大，易造成斷絲！至于伺服系統(tǒng)小于２個脈沖的追隨誤差，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！