[发明专利]线切割机床电极丝振动控制方法及装置

说明书

本发明属于金属的电蚀加工技术领域，特别涉及一种线切割机床电极丝振动控制方法及相应的装置。

在电火花线切割加工中，电极丝的低频振动和偏移对加工稳定性和加工精度十分不利。为此，国内外生产厂家和研究人员历来都非常重视这一问题，研制了各种电极丝定位限幅装置。例如，日本JAPAX公司的专利（专利号：GB    2067947，GB    3340388）和前苏联专利（专利号：952500）等，它们适用于慢速走丝线切割机。我国独创的快速走丝线切割机床，丝速比慢速走丝高出约两个数量级，走丝方式采用往复循环式。因而，在高速运行中不但电极丝的张力变化较大，而且引起导轮的跳动和凹槽的磨损也较大，加上丝筒的动不平衡及其换向冲击等因素的影响，电极丝的振动和偏移要比慢速走丝大一倍以上。目前，国内也已发明了不少快丝机定位限幅器专利，如：CN    86200210U，CN    86200502U，CN    2076000U和CN    2114530U等。它们的共同点是：（1）在上下两导轮之间增加至少两套刚性支承件作为电极丝的导向定位装置，并以此来限制电极丝的振幅;（2）导向定位件采用耐磨材料，它们与电极丝是刚性接触。这些限幅器对于提高快丝机的加工稳定性和工件精度、表面粗糙度起到了良好作用，但是总的效果还不尽如人意，尤其是没有从根本上解决快丝机上实施多次切割加工时的丝振问题。其主要原因是：（1）上述定位限幅器从原理上既不可能完全隔离外部振动对加工区内的干扰，也无法抑制加工区内的各种激励所引起的电极丝振动;（2）不能根据实际工况条件自动调节到最佳效果，因而对操作人员的操作调整技术要求较高。

本发明提出了一种电极丝振动控制方法及装置，目的在于克服现有定位限幅器的上述缺点，充分抑制电极丝的低频振动和偏移，并使精密线切割加工所必需的多次切割工艺易于在快丝机上实施。

本发明关于电极丝振动控制方法由丝振检测、信息处理、反馈控制三部分组成，具体步骤如下：

首先，采用高灵敏度的丝振检测器通过轻压接触的方式拾取电极丝的振动信息。所谓“轻压接触”是指检测器应始终与电极丝保持接触状态，而接触压力不应对电极丝张力产生显著影响，即由接触力引起的电极丝张力增量不超过原来张力（一般为6～10牛顿）的百分之十。

然后，将检测到的丝振信息传送到控制单元进行信息处理。考虑到对加工品质影响最大的主要是电极丝的低频高幅振动，而高频微幅丝振对加工过程的影响往往利大于弊。所以，控制单元仅对需要控制的中低频振动信息进行处理，依照相位抵消原理进行运算，得出控制信息。

最后，将控制信号经功率放大电路输送给作动器，作动器则仍以轻压接触方式对电极丝施加一个反相作用力来抑制丝振。

关于实现上述方法的丝振控制装置为一种由丝振检测元件、作动元件、弹性过渡件、耐磨块及支架组成的丝振检测控制器，弹性过渡件固定在支架上，以弹性过渡件为基体将丝振检测元件和作动元件分别复合在它的正反两面上，形成一种机敏结构，耐磨块固定在弹性过渡件的一面或一端。

本发明的优点是：

（1）通过弹性件对电极丝轻压接触，可将丝振信息准确传递给机敏检测元件，克服了因乳化状工作液对光的反射或因放电加工产生强烈电磁场干扰而使非接触式光学或电学测量方法无法在加工状态下测丝振的缺点，同时弹性件本身对电极丝兼有限幅抑振作用。

（2）按照所需的控制信号通过作动器对弹性过渡件施加适当的作用力，可以充分抑制电极丝的振动。

（3）采用机敏结构（Smart    Structure）使丝振检测控制一体化。具有质量轻，体积小，响应快，可控性好，简单可靠的特点。

（4）采用本发明所述的方法，从原理上已证明只需一套控制装置就可在全频段内对丝振进行控制。实际使用中只须对有限频段内的大幅振动进行控制，通过改变控制器的低通滤波带宽可以很方便地实现这一点。

（5）本发明可适应不同机床走丝系统的动态特性以及实际加工状况，使丝振控制效果处于最佳状态。因而可以方便可靠地在快走丝线切割机实施多次切割加工工艺，无论是采用缝内切割方式还是采用单边切割方式它都能很适用。

（6）这种控制方法主要是针对快速走丝线切割机提出的，但同样适用于慢速走丝线切割机床。

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

图1是发明提出的电极丝控制方法主要技术方案框图。

图2是采用薄片状功能材料或机敏材料构成的机敏结构示意图。

图3是采用功能压电薄膜形成的机敏复合结构示意图。