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开放式控制环境下高速等离子切割机应用前景

2019-04-12 15:23:29      点击:

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针对高速等离子切割机床应用的自动化控制(control)平台设计是近年来面向下游市场的一个热点,相比早期加工设备来看,两者的区别主要集中在机床高速运转过程中的控制参量设计及人机交互控制,目前,国内市场基于等离子切割机设备的控制系统研发技术已相对成熟,各类品牌等离子切割机控制系统也不一而足,各有特点。但是针对高速等离子切割机床来说,现有控制环境显然还无法完美匹配,诸如(zhū rú)早期的单片机控制平台为代表的一系列品牌产品均无法保证等离子高速切割过程中的加工精度和切割效率(efficiency)。这里我们提出了开放式控制系统环境。
所谓开放式数控等离子分割机控制(control)系统(system),是源于对系统内部设计以及配件组成特点而形成的一种系统构建概念,即充分利用工控机中控制软件的可自由修改和配置特性,使用户可以针对不同的使用目的灵活地设计控制模块及配置各种功能,从而达到用较低成本的通用设备,完成过去只有昂贵的专用控制系统才能完成的工作。
从数控等离子切割机的设备(shèbèi)应用来看,在从火焰切割更换为等离子切割后,尽管初期投资(意义:是未来收益的累积)成本比较高,但是实现了长期效益(benefit)回报。换句话说,等离子技术的快速切割速度、卓越的切割质量提高了生产(Produce)效率、节省了操作时间和费用。必须要指出的是这种收益仅是在使用高质量等离子系统后实现的。现在,市面上有许多价格低、质量差的等离子机型。这些机型的低廉价格确实吸引人,但是设计和工艺粗糙、技术过时,这就很可能(maybe)由于需要维护和修理造成更多次的停机,最终会产生更多有形和无形的费用。
这里为了方便用户理解,我们以数控等离子分割机控制(control)系统内部的复位电路设计模块作为范例予以说明,复位电路是存在于系统主板上的电路 ,它是大规模数字 集成电路特有的电路。数控等离子切割机切割速度快,精度高。切割口小,整齐,无掉渣现象。在传统的数控系统的基础上,改进了切割用的控制方式,避免了二次修整加工。微处理器 、接口电路等都有复位端子。复位电路产生的复位脉冲把程序计数器清零 ,使 CPU从存储器中调出初始化文件 ,对各控制芯片(又称微电路)端口进行初始化。如果复位 电路不良 ,系统会发生紊乱 、死机等故障。一般用示波器观察复位脉冲时,应反复通断电源,在开关每次接通的瞬间观察复位脉冲。复位脉冲应为理想的矩形方波。若无复位脉冲,应检查复位电路中的电阻、电容、晶体管等。集成电路复位端应为规则的低或高电平,则应为复位电路故障或集成电路损坏。
例如一台使用PLASMA 数控系统(system)的大型加工中心,系统不能启动,CRT无报警显示。空气等离子切割机以压缩空气为工作气体, 以高温高速的等离子弧为热源、 将被切割的金属局部熔化、并同时用高速气流将已熔化的金属吹走、形成狭窄切缝。 该设备可用于不锈钢、铝、铜、铸铁、碳钢等各种金属材料切割, 不仅切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小,工件变形度低、 操作简单, 而且具有显著的节能效果。数控等离子切割机射枪内部喷嘴(阳极)与电极(阴极)间产生电弧,使其间的湿气发生电离,从而达到等离子的状态。此时电离的蒸气受内部产生的压强以等离子射束的形式喷出喷嘴,其温度为8 000°С左右。借此对非燃材料进行切割,焊接,熔焊以及其他形式的热处理加工。经检查±5
  V、±12
  V、±24V电源电压正常,时钟电路正常。怀疑是系统主板的问题(Emerson),在检查复位电路时,发现CPU复位端无复位脉冲。进一步检查发现复位端一个3.3k/0.5W电阻开路,更换后系统启动正常。
此外,对于数控等离子切割机的控制(control)板块基板都处于一个移动的局部(part)高热源的影响下,加工工件和基板都有明显的热变形。空气等离子切割机利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工设备法。配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属。处于加工过程中的板材内部热应力情况(Condition)复杂,且板材形状在不断变化,属于非线性问题,直接的板材热变形建模十分困难。但是研究发现加工板材的热变形量有明显的规律性,与板材自身参数存在特定的非线性映射关系。