线切割快走丝线切割机床价格的加工速度和机床质量怎么样

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慢走丝和快走丝最本质的区别在哪里?
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慢走丝全称为慢走丝线切割,是中国通用标准行业术语,创始之初是为区分国内快走丝线切割,目前并未列入中国官方汉语词典词条.标准英文翻译全称:Low speed wire cut
简称:WEDM-LS(转载:慢走丝论坛)慢走丝工作原理
是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型的一种加工机床慢走丝加工时在线电极与工件之间存在的疏松接触式轻压放电现象.通过多年观察研究发现:当柔:性电极丝与工件接近到通常认为的放电间隙(例如8~10μm)时,并不发生火花放电,甚至当电极丝已接触到工件,从显微镜中已看不到间隙时,也常常看不到火花,只有当工件将电极丝顶弯并偏移一定距离(几微米到几十微米)时才发生正常的火花放电.此时线电极每进给1μm,放电间隙并不减少1μm,而是电极丝增加一点线间张力,而工作则增加一点侧向压力,显然,只有电极丝和工件之间保持一定的轻微接触压力后才能形成火花放电.据此认为在电极丝和工件之间存在着某种电化学产生的绝缘薄膜介质,当电极丝和工件接触时因其在不停运动,移动摩擦使该绝缘薄膜介质减薄到可被击穿的程度才会发生火花放电.慢走丝机床性能指标
一般性能衡量指表为:精度,速度,表面光洁度,转角精度,真圆度
慢走丝线切割机所加工的工件表面粗糙度通常可达到Ra=0.6μm,且慢走丝线切割机的真圆度误差、直线误差,转角误差和尺寸误差都是快走丝线切割机的N倍以上,所以在加工高精度零件时,慢走丝线切割机得到了广泛应用.?由于慢走丝线切割机是采取线电极连续供丝的方式,即线电极在运动过程中完成加工,因此即使线电极发生损耗,也能连续地予以补充,故能提高零件加工精度.但慢走丝工作时影响其加工工作表面质量的因素很多,特别是慢走丝线切割机更需要对其有关加工工艺参数进行合理选配,才能保证所加工工件的表面质量慢走丝加工时金属的蚀除分熔化和气化两种.宽脉宽作用时间长,容易造成熔化加工,使工件表面形貌变差,变质层增厚,内应力加大,易产生裂纹.而脉宽小到一定值时,作用时间极短,形成气化加工,可以减小变质层厚度,改善表面质量,减小内应力,避免裂纹产生.先进的慢走丝采用的脉冲电源其脉宽仅几十ns,峰值电流在1 000 A以上,形成气化蚀除,不仅加工效率高,而且使表面质量大大提高慢走丝加工采用水质工作液.水有一定的导电性,即使经过去离子处理,降低电导率,但还有一定的离子数量.当工件接正极,在电场作用下,OH-离子会在工件上不断聚集,造成铁、铝、铜、锌、钛、钨的氧化和腐蚀,并使硬质合金材料中的结合剂—钴成离子状态溶解在水中,形成工件表面的“软化层”.曾采用提高电阻率的措施(由几十千欧?厘米提高到几百千欧?厘米),尽可能降低离子浓度,虽对改善表面质量起了一定的作用,但还是不能有效地彻底解决“软化层”的问题.  防电解电源是解决工件“软化层”的有效技术手段.防电解电源采用交变脉冲,平均电压为零,使在工作液中的OH-离子电极丝与工件之间处于振荡状态,不趋向工件和电极丝,防止工件材料的氧化.  采用防电解电源进行电火花线切割加工,可使表面变质层控制在1μm以下,避免硬质合金材料中钴的析出溶解,保证硬质合金模具的寿命.测试结果表明,防电解电源加工硬质合金模具寿命已接近机械磨削加工,在接近磨损极限处甚至优于机械磨削加工.慢走丝常用加工工艺人为因素的控制与改善主要包括加工工艺的确定和加工方法的选择,这可以通过以下几点来实现:?(1)实施少量多次加工.对于这个量,一般由慢走丝机床的加工参数决定,根据使用日本Sodick慢走丝公司制造的慢走丝线割机的经验,除第1次加工外,加工量一般是由几十微米逐渐递减到几个微米,特别是加工次数较多的最后一次,加工量应较小,即几个微米,以至加工次数越多工件的表面质量越好.由于减少慢走丝加工时材料的变形可以有效提高加工工件表面质量因而应采用少量、多次切割方式.在粗加工或半精加工时可留一定余量,以补偿材料因原应力平衡状态被破坏所产生的变形和最后一次精加工时所需的加工余量,这样当最后精加工时即可获得较为满意的加工效果.少量、多次切割可使加工工件具有单次切割 不可比拟的表面质量,是控制和改善加工工件表面质量的简便易行的方法和措施(2)合理安排切割路线.该措施的指导思想是尽量避免破坏工件材料原有的内部应力平衡,防止工件材料在切割过程中因在夹具等作用下,由于切割路线安排不合理而产生显著变形,致使切割表面质量下降.(3)正确选择切割参数.对于不同的粗、精加工,其丝速、丝的张力和喷流压力应以参数表为基础作适当调整,为了保证加工工件具有更高的精度和表面质量,可以适当调高慢走丝的丝速和丝张力,虽然制造线切割机床的厂家提供了适应不同切割条件的相关参数,但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影响,使得人们不能完全照搬书本上介绍的切割条件,而应以这些条件为基础,根据实际需要作相应的调整.例如若要加工厚度为27mm的工件,则在加工条件表中找不到相当的情况,这种条件下,必须根据厚度在20mm~30mm间的切割条件和相应补尝量作出调整,主要办法是:加工工件的厚度接近哪一个标准厚度就选择其为应设定的加工厚度,而补偿量则根据加工工件的实际厚度,与表中标准厚度的差值,按比例选取.?(4)采用距离密着加工.为了使工件达到高精度和高表面质量,可以采用密着加工,即应使上喷嘴与工件的距离尽量靠近(约0.05~0.10mm),这样就可以避免因上喷嘴离工件较远而使线电极振幅过大影响加工工件的表面质量.(5)注意加工工件的固定.当加工工件行将切割完毕时,其与母体材料的连接强度势必下降, 此时要防止因加工液的冲击使得加工工件发生偏斜,因为一旦发生偏斜,就会改变切割间隙,轻者影响工件表面质量,重者使工件切坏报废,所以要想办法固定好被加工工件.慢走丝变形问题及疑难加工凸模加工工艺 凸模在模具中起着很重要的作用,它的设计形状、尺寸精度及材料硬度都直接影响模具的冲裁质量、使用寿命及冲压件的精度.在实际生产加工中,由于工件毛坯内部的残留应力变形及放电产生的热应力变形,故应首先加工好穿丝孔进行封闭式切割,尽可能避免开放式切割而发生变形.如果受限于工件毛坯尺寸而不能进行封闭形式切割,对于方形毛坯件,在慢走丝编程时应注意选择好切割路线(或切割方向).切割路线应有利于保证工件在加工过程中始终与夹具(装夹支撑架)保持在同一坐标系,避开应力变形的影响.夹具固定在左端,从葫芦形凸模左侧,按逆时针方向进行切割,整个毛坯依据切割路线而被分为左右两部分.由于连接毛坯左右两侧的材料越割越小,毛坯右侧与夹具逐渐脱离,无法抵抗内部残留应力而发生变形,工件也随之变形.若按顺时针方向切割,工件留在毛坯的左侧,靠近夹持部位,大部分切割过程都使工件与夹具保持在同一坐标系中,刚性较好,避免了应力变形.一般情况下,合理的切割路线应将工件与夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端,即将暂停点(Bridge)留在靠近毛坯夹持端的部位. 下面着重分析一下硬质合金齿形凸模的切割工艺处理.一般情况下,凸模外形规则时,慢走丝加工常将预留连接部分(暂停点,即为使工件在第1次的粗割后不与毛坯完全分离而预留下的一小段切割轨迹线)留在平面位置上,大部分精割完毕后,对预留连接部分只做一次切割,以后再由钳工修磨平整,这样可减少凸模在慢走丝线切割上的加工费用. 硬质合金凸模由于材料硬度高及形状狭长等特点,导致加工速度慢且容易变形,特别在其形状不规则的情况下,预留连接部分的修磨给钳工带来很大的难度.因此在慢走丝线切割加工阶段可对工艺进行适当的调整,使外形尺寸精度达到要求,免除钳工装配前对暂停点的修磨工序. 由于硬质合金硬度高,切割厚度大,导致加工速度慢,扭转变形严重,大部分外形加工及预留连接部分(暂停点)的加工均采取4次切割方式且两部分的切割参数和偏移量(Offset)均一致.第1次切割电极丝偏移量加大至0.5—0.8mm,以使工件充分释放内应力及完全扭转变形,在后面3次能够有足够余量进行精割加工,这样可使工件最后尺寸得到保证. 具体的工艺分析如下: (1)预先在毛坯的适当位置用穿孔机或电火花成形机加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿丝孔,穿丝孔中心与凸模轮廓线间的引入切割线段l长度选取5—10mm. (2)凸模的轮廓线与毛坯边缘的宽度应至少保证在毛坯厚度的1/5. (3)为后续切割预留的连接部分(暂停点)应选择在靠近工件毛坯重心部位,宽度选取3—4mm.慢走丝(4)为补偿扭转变形,将大部分的残留变形量留在第1次粗割阶段,增大偏移量至0.5—0.8mm.后续的3次采用精割方式,由于切割余量小,变形量也变小了.慢走丝 (5)大部分外形4次切割加工完成后,将工件用压缩空气吹干,再用酒精溶液将毛坯端面洗净,凉干,然后用粘结剂或液态快干胶(通常采用502快干胶水)将经磨床磨平的厚度约1.5mm的金属薄片粘牢在毛坯上,再按原先4次的偏移量切割工件的预留连接部分(注意:切勿把胶水滴进下水嘴或滴到工件的预留连接部分上,以免造成不导电而不能加工).慢走丝 3凹模板加工中的变形分析 在慢走丝加工前,模板已进行了冷加工、热加工,内部已产生了较大的残留应力,而残留应力是一个相对平衡的应力系统,在线切割去除大量废料时,应力随着平衡遭到破坏而释放出来.因此,模板在线切割加工时,随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响,将产生不定向、无规则的变形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影响了加工质量和加工精度. 针对此种情况,对精度要求比较高的模板,通常采用4次切割加工.第1次切割将所有型孔的废料切掉,取出废料后,再由机床的自动移位、自动穿丝功能,完成第2次、第3次、第4次切割.a切割第1次,取废料→b切割第1次,取废料→c切割第1次,取废料→……→n切割第1次,取废料→a切割第2次→b切割第2次→……→n切割第2次→a切割第3次→……→n切割第3次→a切割第4次→……→n切割第4次,加工完毕. 这种切割方式能使每个型孔加工后有足够的时间释放内应力,能将各个型孔因加工顺序不同而产生的相互影响、微量变形降低到最小程度,较好地保证模板的加工尺寸精度.但是这样加工时间太长,机床易损件消耗量大,增加了模板的制造成本.另外机床本身随加工时间的延长及温度的波动也会产生蠕变.因此,根据实际测量和比较,模板在加工精度允许的情况下,可采用第1次统一加工取废料不变,而将后面的2、3、4次合在一起进行切割(即a切割第2次后,不移位、不剪丝紧接着割第3、4次→b→c……→n),或省去第4次切割而做3次切割.这样切割完后经测量,形位尺寸基本符合要求.4次及3次切割中各次的加工余量、加工精度、表面粗糙度的参考值见表1及表2.初步估算一下,型孔之间的移位、穿丝、剪丝、上水、下水等均按1min计算.采用这种切割方法,加工1块有100个型孔的模板,每次将会节省大约9h的加工时间,切割4次共节省大约30h,这样对使用费用昂贵的慢走丝线切割机床来说,既提高了生产效率,又降低费用消耗,因此也降低了模板的制造成本. 凹模板型孔小拐角的加工工艺 由于选用的切割丝直径越大,切割出的型孔拐角半径也越大.当模板型孔的拐角半径要求很小时(如R0.07—R0.10mm),则必须换用细丝(如Φ0.10mm).但是相对粗丝而言,细丝加工速度较慢,且费用昂贵(大多需进口丝).如果将整个型孔都用细丝加工,就会延长加工时间,造成浪费.经过仔细比较和分析,采取先将拐角半径适当增大,用粗丝切割所有型孔达到尺寸要求,再更换细丝统一修割所有型孔的拐角达到规定尺寸. 下面是矩齿形凹模板(内拐角半径为R0.07mm)的慢走丝加工工艺. (1)先用Φ0.20mm切割丝加工模板型孔至要求尺寸,内拐角部分加工至R0.15mm. (2)退磁,关机. (3)更换Φ0.10mm细丝.将切割丝输送带移至未使用过的位置.如果输送带3个位置均已使用且咬送细丝的效果不佳,则更换新的输送带. (4)重新找正中心.带有2个金刚石锥体的切割丝导向插件(本导向插件为AGIE公司慢走丝线切割机床专用)点式支撑可使切割丝的下偏点被精确的定位,使切割丝精确地进行导向.当切割丝直径为Φ0.20mm时,找正中心在b点,当切割丝直径为Φ0.10mm时,找正中心在a点,|ab|=|bo|-|ao|=0.1〖KF(〗2〖KF)〗-0.05〖KF(〗2〖KF)〗=0.0707mm.因此更换Φ0.10mm的细丝重新找正中心的坐标值应与原中心坐标值相差大约0.0707mm. (5)修改图形圆角半径,重新编程,避开其它型孔轮廓线,将型孔的拐角半径修整为R0.07mm. 5多型孔凹模、固定板、卸料板的加工顺序 多型孔凹模、固定板、卸料板考虑到各个型孔在加工过程中受残留应力及加工热力影响而产生的微量变形,因此在实际生产中采用型孔加工顺序一致的方法保证其型孔位置变形的一致性,从而保证了凹模、固定板、卸料板型孔的同轴度.慢走丝线切割机床加工精度高、功能强,但加工成本高,若要充分发挥机床的作用,创造好的经济效益,必须对工件进行合理的加工工艺分析和技术性能分析,充分了解慢走丝机床的结构性能以及熟练掌握机床的操作技能,合理选用水参数和电参数,减少加工过程中的断丝情况,在实践中不断总结经验教训,这样才能最大限度地发挥机床的潜力,提高慢走丝生产效率.影响慢走丝加工工件表面质量的机床因素的控制与改善? 慢走丝电火花线切割机属于高科技和高精度机床,机床的维护保养非常重要,因为加工工件的高精度和高质量是直接建立在机床的高精度基础上的,因此在每次加工之前必须检查机床的工作状态,才能为获得高质量的加工工件提供条件.需注意的环节和应采取的措施如下: (1)长期暴露在空气中的电极丝不能用于加工高精度的零件,因为电极丝表面若已被氧化,就会影响加工工件的表面质量,所以保管电极丝时应注意不要损坏电极丝的包装膜,以免电极丝与空气接触而被氧化,在加工前,必须检查电极丝的质量.另外,电极丝的张力对加工工件的表面质量也有很大的影响,加工表面质量要求高的工件,应在不断丝的前提下尽可能提高电极丝的张力.?(2)慢走丝线切割机一般采用去离子水做工作液.火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行,工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩,从而局限在较小的通道半径内火花放电,形成瞬时和局部高温来熔化并气化金属,放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态.绝缘性能太低,将产生电解而形不成击穿火花放电;绝缘性能太高,则放电间隙小,排屑难,切割速度降低.一般电阻率应在5×10?4~10×104cm,加工前必须观察电阻率表的显示,特别是机床刚起动时,往往会发现电阻率不在这个范围内,这时不要急于加工,让机床先运转一段时间达到所要的电阻率时才开始正式加工.为了保证加工精度,有必要提高加工液的电阻率,当发现水的电阻率不再提高时,应更换离子交换树脂.再者必须检查与冷却液有关的条件,检查加工液的液量,还应检查过滤压力表,其压力值应在.0×13-3Pa以上.当加工液从污浊横向清洗槽逆向流动时则需要更换过滤器,以保证加工液的绝缘性能、洗涤性能、冷却性能达到要求.?(3)必须检查导电块的磨损情况.慢走丝线切割机一般在加工了50~100h后就必须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块,有脏污时需用洗涤液清洗.必须注意的是:当变更导电块的位置或者更换导电块时,必须重新校正丝电极的垂直度,以保证加工工件的精度和表面质量.?(4)检查滑轮的转动情况,若转动不好则应更换,还必须仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度,用清洗液清除脏物,有损伤时需及时更换.还应经常检查贮丝筒内丝的情况,装得太满会影响丝的畅通运行,使加工精度受到影响.此外,导电块、滑轮和上、下喷嘴的不良状况还会引起线电极的振动,这时即使加工表面能进行良好的放电,但因线电极振动,加:工表面也很容易产生波峰或条纹,最终引起工件表面粗糙度变差.(5)保持稳定的电源电压.电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定,从而引起击穿放电过程不稳定而影响工件的表面质量.?2.3 影响慢走丝割加工工件表面质量的材料因素的控制与改善?为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品,必须对所用工件材料进行细致考虑,这主要应从以下几方面着手:?(1)由于工件材料不同,熔点、气化点、导热系数等都不一样,因而即使按同样方式加工,所获得的工件表面质量也不相同,因此必须根据实际需要的表面质量对工件材料作相应的选择.例如要达到高精度,就必须选择硬质合金类材料,而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等,否则很难实现所需要求.?(2)由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大,在对热处理后的材料进行加工时,由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏,从而可能影响零件的加工精度和表面质量.为了避免这些情况,应选择锻造性好、淬透性好、热外理变形小的材料.?(3) 慢走丝加工过程中应将各项参数调到最佳适配状态,以减少断丝现象.因为发生断丝的地方会出现两次放电,使加工工件表面质量下降.另外在加工过程中还应注意倾听机床发出的声音,正常加工的声音应为很光滑的“哧-哧”声.还应注意正常加工时的火花应是蓝色的而不是红色的.此外,正常加工时,机床的电流表、电压表的指针应是稳定不动或者振幅很小,此时进给速度均匀而且平稳,是慢走丝加工工件获得高精度和高质量的保证.?影响慢走丝加工工件表面质量的因素很多,但只要对其进行系统的分析和科学的分类,就可以对这类复杂而且零乱的因素进行控制与调配,从而改善和提高工件的精度和表面质量.转载:慢走丝论坛慢走丝目前市场情况 顶级慢走丝机床瑞士、日本制造的慢走丝机床   这种慢走丝线切割机代表了目前的最高水平,如瑞士夏米尔公司的千系列慢走丝机床、日本三菱电机公司的PA系列超高精度慢走丝机床、日本牧野公司的UPJ-2超精密慢走丝机床等.这类慢走丝机床的最大特点是加工精度很高,在±0.002 mm以内,表面粗糙度Ra
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贵贱之分,钼丝割的粗,铜丝割的细
最本质的区别就是精度跟光洁度啦,还有修刀和不能修刀啦,慢走丝里面用的都是集成模块,线割就不是了,用的还是那些机床电器!!!
楼上不懂 要产生火花必须要有间隙和绝缘介质 连续的脉冲电压
扫描下载二维码&随着科学技术的发展,机械制造技术有了深刻的变化。由于社会对产品多样化的需求更加强烈,多品种、中小批量生产的比重明显增加,采用传统的普通加工设备已难以适应高效率、高质量、多样化的加工要求。机床的应用,大大缩短了机械加工的前期准备时间,并使机械加工的全过程自动化水平不断提高,同时也增强了制造系统适应各种生产条件变化的能力。
&&& 数控线切割机床的基本组成包括加工程序、高频电源、驱动系统p数控系统及机床本体。加工程序可由人工编写(如早期的3B指令),现在都在计算机上进行绘图(如现在的CAXA,HL,HF,YH等编程软件),然后生成加工程序。程序的输入可由数控系统的面板(单板机)进行手工输入,也可通过计算机的232串行口进行传输,也可以用计算机USB接口进行传输。
&&& 在选购数控线切割机床时可从三个方面考虑,首先是机床本体能否符合自己的加工要求,机床的质量如何。其次是数控系统,数控系统有很多种类,选择合适的系统是选购的关键。最后是驱动单元,也是机床控制的关键,不同的驱动单元能达到的加工精度也不一样,在选择驱动单元时,要根据加工的工件的精度要求选择合适的驱动单元。
以下从机床本体p数控系统及驱动单元三个方面进行分析:
1、机床本体的选择
&&& 首先机床结构设计与加工件尺寸和重量要达到最佳的匹配。对于中大型负载工作台采用全支撑加工中心结构。这样设计才能具有足够的承载p刚度、精度、抗振性和精度保持性。其次是进给系统的机械传动要采用滚珠丝杠,滚珠丝杠优于三角螺纹丝杠和梯形螺纹丝杠,并且要求丝杠的直径尽可能大些,增加刚性。再次是导轨,工作台运动导轨是保证工作台运动精度的关键,用户在选型时应高度重视。首先观察导轨的横截面的大小,在同等条件下,越粗壮,刚性越好,加工中越不易产生变形,才能保证机床在长期工作中能得到最高精度和耐用性。日前市场上常见的导轨结构有以下几种:
①镶钢滚珠式滚动导轨;
②镶钢滚柱式滚动导轨;
③直线滚动导轨。
第一种与第二种的区别在导轨的滚体上,一个是滚珠一个是滚柱。滚珠与导轨面是点接触,滚柱与导轨面是线接触,所以它的耐磨性和轴承能力都大大优于滚珠式。而线性滑轨是一种滚动导引,它由钢珠在滑块与滑轨之间作无限滚动循环,使得负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度作线性运动,其摩擦系数可降至传统滑动导引的1/50,使之能轻易地达到&m级的定位精度。滑块与滑轨间的末制单元设计,使得线形滑轨可同时承受上下左右等各方向的负荷,线性滑轨有更平顺且低噪音的运动特性。使之精度保持和承载能力都大大优于滚珠和滚柱式。目前在日本沙迪克公司、日本三菱公司、瑞士夏米尔公司、瑞阿奇公司进口的机床中都是采用第三种结构,所以通过对比,用户在选型时应尽量考虑第三种结构。
2. 数控系统的选配
&&& 数控系统是数控机床的&大脑&,对机床控制信息进行运算及处理。根据数控系统的原理可分为经济型数控系统和标准型数控系统两大类。
2.1 经济型数控系统
&&& 经济型数控系统从控制方法来看,一般指开环数控系统。开环数控系统是指数控系统本身不带位置检测装置,由数控系统送出一定数量和频率的指令脉冲,由驱动单元进行机床定位。开环系统在外部因素影响的情况下,机床不动作或动作不到位,但系统已当机床到达了指定位置,此时机床的加工精度将大大降低。但因其结构简单、反应迅速、工作稳定可靠、调试及维修均很方便,加之价格十分低廉,但受步进电机矩频特性及精度、进给速度、力矩三者之间相互制约,性能的提高受到限制。所以,经济型数控系统目前用于数控快走丝线切割及一些速度和精度要求不高的经济型中走丝线切割机床,在普通快走丝机床的数控化改造中也得到广泛的应用。
2.2 精密型数控系统
&&& 精密型数控系统包括半闭环数控系统和全闭环数控系统。
&&& 半闭环数控系统一般指机床的伺服电机的位置信号(光电编码器)反馈到数控系统,系统能自动进行位置检测和误差比较,可对部分误差进行补偿控制,因此其控制精度比开环数控系统要高,但比全闭环的数控系统要低。
&&& 全闭环数控系统除包括机床的伺服电机的位置反馈外,还有机床工作台的位置检测装置(通常用光栅尺)的位置信号反馈到系统,从而形成全部位置随动控制,系统在加工过程中自动检测并补偿所有的位置误差。
&&& 全闭环数控系统的加工精度是最高的,但这种系统的调试、维修极其困难,而且系统的价格很高,只适用于中、高档的数控机床上。
&&& 因为开环控制系统的价格比闭环控制系统要低得多,因此在选择数控系统时,要考虑数控系统占整台数控机床的价格成本比例,然后根据机床的配置情况及机床本身的要求,中、低档机床采用开环控制系统,中、高档机床采用闭环控制系统。
3、驱动单元的选配
&&& 驱动单元包括驱动装置和电机两部分,对驱动单元的选购主要在于驱动装置的选择,因为电机是通用的部件,性能差别只存在于不同的厂家和型号。
&&& 驱动电机主要可分为:反应式步进驱动电机、混合式(也称永磁反应式)步进驱动电机和伺服驱动电机三大类。
&&& 反应式步进驱动电机的转子无绕组,由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。混合式步进电机的转子用永久磁钢,由励磁和永磁产生的电磁力矩实现步进运行。步进电机受脉冲的控制,通过改变通电的顺序可改变电机的旋转方向,改变脉冲的频率可改变电机的旋转速度。步进电机有一定的步距精度,没有累积误差。但步进电机的效率低,拖动负载的能力不大,脉冲当量不能太大,调速范围不大。目前步进电机可分为两相、三相、五相等几种,常用的是五相步进电机。在过去很长一段时间里,步进电机占很大的市场,但目前正逐步为伺服电机所取代。
&&& 目前常用的伺服电机是交流伺服电机,在电机的轴端装有光电编码器,通过检测转子角度用以变频控制。从最低转速到最高转速,伺服电机都能平滑运转,转矩波动小。伺服电机有较长的过载能力,有较小的转动惯量和大的堵转转矩。伺服电机有很小的启动频率,能很快从最低转速加速到额定转速。
&&& 采用交流伺服电机作为驱动器件,可以和直流伺服电机一样构成高精度,高性能的半闭环或闭环控制系统。由于交流伺服电机内是无刷结构,几乎不需维修,体积相对较小,有利于转速和功率的提高。目前已经在很大范围内取代了直流伺服电机。采用高速微处理器和专用数字信号处理机(DSP)的全数字化交流伺服系统出现后,原来的硬件伺服控制变为软件伺服控制,一些现代控制理论中的先进算法得到实现,进而大大地提高了伺服系统的性能,因此伺服单元能较大的提高加工效率及加工精度,但伺服驱动单元的价格也较高。随着伺服控制技术的逐步提高,目前伺服驱动单元正逐步成为驱动单元的主力军,伺服驱动单元的价格也在逐步减低
&&& 伺服驱动器有两种。一种采用脉冲控制方式,此种驱动器与电机闭环,但不反馈到数控系统,这种驱动器在某种程度上可称为开环控制的伺服控制。另一种采用电压控制方式,通过电压的高低进行电机的转速控制,电机的反馈信号通过驱动器反馈到数控系统进行位置控制。
&&& 选择驱动单元时,也要考虑驱动单元的价格在整台数控机床中的比例。整台数控机床价格较低的一般选择步进驱动单元,而价格较高的机床选择伺服驱动单元。但选择驱动单元的同时,也要考虑驱动单元与数控系统的匹配问题,选择闭环控制系统时必须选择闭环的伺服驱动单元。交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。
4、功能选择
&&& 以上是根据数控系统的加工精度进行考虑,除此以外,还要从数控系统的功能选择上考虑。
4.1 控制轴
&&& 数控系统控制轴的数量也是选择的关键。按控制轴的数量可分为两轴联动、四轴联动、多轴联动等。控制轴的数量越多,机床所能加工的形状越复杂,但其成本就越高。目前线切割割机床一般用两个直线移动轴联动,有锥度装置的附加二个直线移动轴。高档的系统则联动的轴更多,代表线切割机床制造业最高境界的是五轴联动数控系统,其中四个轴分别为XYUV直线移动轴,一个轴为Z轴作上下直线移动轴,五轴联动时可加工出比较复杂的空间零件。当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持,对机床的要求也极高。
&&& 控制轴越多,数控系统的价格成几何级数增长。因此,在选择数控系统时,要根据机床本身的运动轴进行选择,多余的控制轴并不能提高机床的控制精度,反而增加了数控系统的成本。
4.2 图形显示
&&& 系统的图形显示功能,该功能用于模拟零件加工过程,显示真实在工件上的切割路径,可以选择直角坐标系中的一个平面,也可选择不同视角的三维立体,可以在加工的同时作实时的显示,也可在机械锁定的方式下作加工过程的快速描绘,是一种检验零件加工程序,提高编程效率和实时监视的有效工具。
&&& 上述这类问题在数控线切割机床的功能配置时是经常遇到的,作为一个数控机床的设计和销售人员以及投资购买者,都必须清楚了解数控系统的各种功能用途,根据机床的实际情况为用户配置经济合理、功能和价格比都比较高的数控机床,减少不必要的浪费。(编辑:吴云麒)
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