数控等离子切割机弧压自动调高系统

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1、现代制造工程2007年第1期数控加工技术数控等离子切割机弧压自动调高系统赵家政,补家武(中国地质大学(武汉)机电学院,武汉430074)摘要:分析等离子切割机的切割过程,并采用弧压采样的方式将采样电压经过信号处理后输入给单片机,由I/O口输出控制信号控制步进电动机,实现数控等离子切割枪自动调节高度控制。关键词:等离子电弧;弧压自动控制;步进电动机中图分类号:TP23文献标识码:B文章编号:1671)3133(2007)01)0028)03Auto-adjustmentcontrolsystemofthearcvoltageinNCplasm

2、acutterZhaoJia-zheng,BuJia-wu(FacultyofMechanicalandElectronicEngineeringofChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,CHN)Abstract:Analysestheprocessofplasmaarccut.Thearcvoltagesamplinganddisposingputsthevoltagesignalintosinglechip,andthenthesignalwhichissentoutbytheI/Ointer

3、facecontrolsthesteppingmotor.Finallytheauto-adjustmentcontroloftheNCplasmacuttingisachievedintheprocess.Keywords:Plasmaarcauto-adjustment;Controlofthearcvoltage;Steppingmotor金属初始温度与熔化温度之差,e;C为金属体积质0引言3量,kg/m;C为金属质量热容,J/(kg#K);Cc为金属数控等离子切割机具有切割速度快、切口热影响质量能,J/kg;区窄、工件变形小、切割精

4、度好等优点,被广泛用于中、式(1)中,电弧有效切割厚度广义讲应包括切割薄金属板材自动化切割。在切割过程中等离子切割枪板材厚度K、切割枪与板材距离h和切割枪的喷道孔与工件的高度距离控制很重要,它不仅造成电弧参数长度l,即:D=K+h+l。当切割电源、切割枪以及切割的变化,而且直接影响切割质量。目前国内数控等离速度确定后,式中D的变化主要由电弧电流I和电弧子切割高度控制一般用模拟电路控制,虽然其电路简电压U影响。从切割角度,希望切割枪与板材距离越单、成本低,但也存在控制精度低,控制高度范围波动近越好,同时又要保证切割枪不碰板材。而等离子电大,经

5、常需用手动调节的缺点。为此,本文介绍以单片弧具有电阻抗作用,其阻抗在板材厚度和切割枪及其机为核心的自动调节高度控制系统。他切割工艺参数确定情况下,主要随切割枪与板材距离变化而变化。这种变化影响电弧的电压和电流。反1等离子电弧切割过程分析之,电弧的电流和电压的变化也影响电弧有效切割厚等离子电弧是一种高能量密度的压缩电弧,它以度(切割板材厚度K)。压缩气体为工作介质,通过被压缩气体电离形成高温、2系统硬件构成高速的等离子电弧,将金属熔化并/吹离0基体而形成光洁的切口。电弧柱的电流和电压与电弧有效切割厚系统按功能主要分为弧压检测单元、信号处理单度

6、有如下关系:元(包括滤波、光电隔离放大器等)、单片机运算处理0124IU单元、步进电动机、机械执行机构及系统电源等。其D=J⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)C($tC+Cc)bv中,弧压检测单元主要完成直流弧压信号的采集,其输式中:D为电弧有效切割厚度,mm;I为电弧电流,A;U出信号送入信号处理单元处理为0~5V的直流采样为电弧电压,V;J为功率利用参数;b为切口宽度(由信号。为消除干扰杂波将其处理单元进行有源滤波处喷嘴喷孔直径决定),mm;v为切割速度,mm/s;$t为理。为消除工频干扰,此处的滤波截止频率取为28数控加工技术现代制造工程20

7、07年第1期40Hz。经该单元处理后的信号,再经一级光电隔离放需调整;当Ui>U2时,切割枪应该向下运动,其下降大器,送入单片机处理单元,这样可以将单片机处理单速度由D=Ui-元与测量现场实现电气上的完全隔离,大幅度提高单U0值的大小控片机系统运行的可靠性。弧压信号经过模拟到数字的制;当Ui

8、出最终的弧长补偿调节量,再经光电隔离后,送入步制。图3所示为进电动机驱动单元,带动机械执行机构完成最终的补图3中断服务程序流程中断服务流程。偿处理。本系统采用拨码开关将给定的电压