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【技術資訊】讓我們來了解一下GF突破性的慢走絲線切割技術吧!

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【技術資訊】讓我們來了解一下GF突破性的慢走絲線切割技術吧!

GF加工方案的全新“放電跟蹤”技術突破極限,在慢走絲線切割加工期間監測沿電極絲的放電分布數據。“放電跟蹤”技術與先進的“智能放電保護系統”(ISPS)模塊共同提高慢走絲線切割的工藝安全性、工作效率和易用性。

 

在慢走絲線切割加工中,細小的電極絲承受的峰值放電電流高達500A。如果電極絲在加工期間斷絲,將中斷生產和損壞工件表面。目前新型的慢走絲線切割機床可以實現自動重新穿絲,但是將損失寶貴的時間;要避免斷絲,慢走絲線切割機床必須減小放電參數功率(P),因此將降低線切割速度。此外,為了穩定工藝,還需要使用不同的脈沖電源參數(ACO)。經驗豐富的機床操作員在加工的開始階段判斷工件的難加工部位,并進行相應調整,但是人工調整加工程序非常消耗時間,而且不可避免地縮短機床的加工時間。

 

全新ISPS模塊分析放電數據并確定放電密度。相應地調整機床參數,以避免斷絲,同時保持理想的線切割速度。特別是在線切割條件不甚理想時,這種自動化的工藝非常有效。

慢走絲線切割加工

慢走絲線切割是一種高精度的加工技術,其應用十分廣泛。放電發生在電極絲與工件之間。為在速度、精度和表面質量方面達到理想的加工效果,需要盡可能保持放電均勻。然而,許多因素常常導致現實不理想。例如,需要切除的材料量不同(工件高度不同)、異物、電極絲晃動、沖液狀態、工件本身使線切割工藝存在一定的隨機性。電火花成形加工在加工期間可以實際檢測工藝條件,并相應地調整工藝參數,但是線切割加工的情況不同,其放電時間極短(短于2微秒),因此難以實時調整。

圖1:電火花成形加工與線切割加工原理圖 

 

為此,最重要的是掌握實時放電分布數據或放電部位以及放電密度數據,只有這樣才能有效避免加工缺陷,甚至斷絲問題。斷絲必然導致加工中斷,浪費時間,可能還影響被加工面的質量。GF加工方案在線切割技術領域的最新創新成果是成功開發出一款傳感器,用于精確、實時跟蹤和定位放電部位。“放電部位跟蹤器”(DLT)是全新放電跟蹤技術的核心。

放電火花跟蹤技術

“智能放電保護系統”(ISPS)是GF加工方案“放電跟蹤”技術的一部分,簡化慢走絲線切割加工工藝。“放電跟蹤”技術以現代化的電子技術為基礎,快速和精確地采集電流傳感器信號并進行數據實時處理。同時,在強大計算能力支持下,有效過濾噪音信號并進行決策。而且,檢測時考慮工件材質、電極絲直徑和類型因素;檢測精度取決于脈沖電源的脈沖穩定性和放電回路的阻抗。 

 

脈沖電源電流(Itot)分為上機頭放電回路的電流(Iupper)和下機頭放電回路的電流(Ilower)。分別測量每次放電的這兩個電流;用下面公式關聯其差值與相應的放電部位:

 

Zli = Hwp/2 + k*(I上-I下)          (1)

 

其中,k為校準系數,Hwp為工件高度,和Zli為放電火花距離工件底平面的距離。其計算結果為放電火花到工件底平面的的距離。如果控制了各變量值,就能精確地確定放電火花的位置(小于0.3 mm)。

圖2:放電部位跟蹤傳感器工作原理示意圖

 

將工件高度分為多個邊界清晰的垂直區,以利于采集可用信息。其中的每一區對應于數據采集系統中的一個高速隨機存儲區。每個存儲區分配一個放電計數器,因此計數器也對應于每個垂直區。

 

每次放電時,用下面的公式分析電流傳感器數據(1)。然后,將放電數據對應于垂直區,也即相應的存儲區,其計數器逐單位地增加。例如,如果工件高度為50 mm,存儲區為50個,如果放電位置位于第4 mm處,對應于第4 mm位置的存儲區增加一個單位。該圖顯示放電的實際位置分布和每個垂直區的放電量。

斷絲保護

 

那么,“放電跟蹤”技術如何提高線切割性能呢?

 

斷絲的原因包括:

放電密度

電極絲熱負荷

放電導致的電極絲嚴重損耗

氣泡、電磁干擾和機械作用力導致的電極絲振動和短路

 

為避免放電密度過高,“放電跟蹤”技術進行以下操作:

 

確定放電部位和放電量功能的明顯優點是確保高速、不間斷地加工,避免放電密度過高;因此,即使電極絲的放電量較大,也能避免斷絲。要達到保護效果,需要設定一個或多個閾值。根據加工參數庫的數據,設置初始加工的加工參數(包括脈沖電流、頻率、電壓等)。如果實際放電量超過設定的閾值,ISPS模塊成比例地減少電極絲的放電量。因此,能實時保持加工工藝的可控性,同時考慮最大允許的放電量,提高線切割工藝的安全性、平滑性和工作效率。 

 

為避免電極絲熱負荷過高,實時創建電極絲的溫度模型。因此,工藝控制系統可以掌握電極絲的溫度數據,確保線切割工藝工作在安全的工作設置范圍內。

 

電極絲形狀和損耗的實時模型能避免電極絲嚴重損耗。為避免氣泡、電磁干擾和機械作用力導致電極絲振動和短路,不僅必須優化放電間隙的沖液操作,還必須優化電極絲機械張緊力和電磁作用力。這是其它算法的任務,其中部分基于DLT。

結論

GF加工方案的全新ISPS模塊可以測量和分析放電數據。然后,以此為基礎,實時調整機床參數,避免斷絲,同時保持理想的線切割速度。自動和高效率地進行調整,尤其適用于難切割條件;因此,能避免由于斷絲和人工調整脈沖電源參數造成的加工中斷或停機難題。充分發揮數字IPG脈沖電源的工作潛力,縮短周期時間和最大限度提高生產力。確保高速和可靠地完成加工任務。
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