王秀丰 姜楠 高贺 张倩然 燕思潼
国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 内蒙古通辽市 028000
摘要：随着我国经济发展速度逐渐提升，工业应用技术出现了跨越式的革新，整体机床控制系统的精度以及稳定性得到了显著增强。电火花切割机床需要较高的应用标准，因此其应用人员需要针对控制系统进行深入研究，以进一步增强应用效率，提高生产质量，实现良好的经济效益目标。本文首先分析了电火花线切割机床控制系统的基础作用，随后阐述其分类，并深入研究电路构成，以供参考。
关键词：电火花；线切割机床；控制系统
引言：随着数控技术的进一步应用，电火花线切割机床通过实施革新化操作，进一步提升了整体精确度以及可靠性，实现了良好的发展目标。电火花线切割机床的内部系统属于自动化程度较高的应用类型，因此其可靠性、精确度、稳定性效果将会直接影响到控制模块的工作状态。当前，电火花线切割机床主要采用单板机、单片机、微型计算设备三种，而这些类型的硬件都需要根据外围电路的设计情况来发挥相应的作用，因此内部电路的状态对整体电火花切割机床控制系统的应用效果有着至关重要的影响。由于我国的控制系统生产商类型较多，数量庞大，因此所使用的电路构成也存在着一定的差异性。相关人员需要针对控制系统进行深入研究，并明确电路构造情况，实现良好的应用效果，达到响应延迟低、抗干扰效果良好、环保设计符合标准的基础功能。本文主要以型号单片机作为核心控制器进行研究，供相关人员和应用团体进行参考。
1 电火花线切割机床控制系统的基础作用
通常情况下，数字控制方式的机床系统主要采用逐点比较的应用措施进行运算，因此整体坐标的控制需要快速进行生成，运动指令的更新频率也较为频繁，需要在短时间内规划横纵坐标情况，以达到良好的精确控制效果，完善电极丝工件的运动轨迹。在这种应用情况下，加工的形状以及尺寸能够被深入控制，达到各式各样的加工目标，有利于整体生产活动的进一步开展。通过外围电路的设计与优化，能够实现整体伺服延迟的进一步降低，并提高加工质量和走丝效果，有利于电源装置以及液体循环系统的正常运行，实现优秀的控制目标[1]。当前，大部分电火花线切割机床都使用了步进电机核心系统，能够满足基础工业生产的需要，实现良好的加工精度目标。同时，电火花线切割机床还能够实现断电自动复位、发现故障自动触发警报、超限自动切断、内部分析诊断系统等多样化功能，具备良好的应用价值，能够促进经济效益进一步提升。
2 电火花线切割机床控制系统的分类
电火花线控制系统具有多样化的类型特征，以单板机为主要硬件设备的系统类型已经逐渐退出行业市场，整体应用效果不佳，属于试验阶段产品，如等型号。目前，新型设备主要应用高级单片机作为基础核心，主控器型号包括、等，这些核心单片机具有优秀的应用特征，包括元件构成较少、能源消耗量低、信息存储量多、相应速度快、延迟低等特征，同时还具备良好的抗干扰效果，能够提供良好的可靠性和经济性。因此，此类型电火花控制系统具备庞大的用户基数，属于主流应用型号。同时，还存在着新型应用设备，即编程一体化控制系统，主要采用计算机核心硬件，能够实现良好的预编程效果，具备可靠的稳定性。然而，这种设备的应用成本较大，整体用户群体少，没有得到有效的推广。另外，多切割走丝控制系统也属于没有成功推广的应用类型，这种型号在原有的控制装置基础上增添了变频功能，操作应用较为复杂，硬件需求门槛高，导致使用效果不佳。根据当前生产加工市场的应用情况分析，大部分用户均在使用单片机为核心的电火花切割控制系统，因此其具有研究典型意义。
3 电火花线切割机床控制系统的电路构成
3.1控制器框图
控制器框体基础结构如图1所示，虚框标识内为控制元件区域。其包含大量的组成元件，具有良好的稳定性，能够实现基础加工效果。
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图1 控制器框图
3.2单片机构成
通常情况下，单片机控制系统的基础构成处于最小化系统的形式，相关设置存在输入/输出连接口，这些连接口的内部信号都会与相应的执行区域进行连接，因此为了提高信号的稳定性，应当优化接口电路结构，图2为控制基础原理图。
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图2 单片机控制原理
3.3变频电路构成
变频电路系统需要结合电压脉冲输出进行操作，当接收到直流电压时，变频器的输入电路变成一定频率的脉冲输出。输出脉冲被光耦隔离，通过K2过程开关送入单片机的ASTB-BP口，频电路的输入电压越高，脉冲频率越高。在控制电缆微调时，变频器电路的输出频率一般统一控制在之间，可变采样率电路如图3所示。在处理过程中，工件A点区域的电压与电极丝区域的B点出现间隙放电的现象，因此整体电压波动较大。通常情况下，需要使用的稳压管进行操作，这种类型的管能够滤除稳压值较低的火花电压，促进系统稳定性提升。当工件与电极电缆不接触时，在开路状态下取出的空载脉冲电压会过高，当变频电路产生的频率高于时，会引起步进电机出现丢步的故障现象，不利于进一步应用[2]。所以，需要限制采样电压。
3.4自动对中
当电极丝在工件孔中任何一点没有接触到工件时，按下相应的按钮，能够让单片机启动自动对中程序。在这种情况下，电极丝X方向自动进给，直到接触到工件壁，发生短路。控制器指令电极丝相反移动，并累计步数，直到负X方向为止。止动位置是工件孔中的中心点，当电机停止冷却电缆且无高频脉冲输出时，即实现自动对中。
3.5加工程序输入电路
为了满足工件程序要求，程序必须通过电报头接口电路进行编程，并由输入电路将程序发送到单片机的存储器进行存储。通常情况下，该电路由电报头通脉冲电路和信号输入电路组成，具有良好的稳定性。
3.6步进电机驱动电路
单片机的环形分配器输出口控制信号存在共6组信号，每组电路具有相同的特征。在应用的状态下，电路板端口会输出高电平脉冲，并通过开关的指示，进行相应的操作。例如，进给状态下，与非门会输出低电平信号，并将三极管进行导通操作，实现饱和效果。同时，磁极线圈的电压会在相应的电阻影响下饱和通至地，使整体电极利用电流产生转动效果[3]。在输出低电平状态下，与非门会进一步输出高电平，让三极管进入停止状态，熄灭指示灯。同时，功放管介质的磁极线圈电流为零，电机进入停止状态。在应用这种三相六拍的驱动过程中，相应的频率相应会处于较为良好的状态，因此通过优化单片机系统的相关接口，能够达到优秀的应用效果。
结束语
综上所述，在电火花切割机床控制系统的应用过程中，相关人员需要进一步深入研究其原理，并采取有效的措施，避免出现生产相关问题，达到良好的控制目标效果，为以后的进一步发展打下坚实的基础。电火花切割机床控制系统具有优秀的精度表现，通过应用这种方式，能够让生产活动的质量和效率达到双重提升的效果，值得进一步深入推广。
参考文献
[1]李洋. 间距可调节双线电火花线切割薄片加工技术研究[D]. 2015.
[2]李鸿, 梁荣. 基于嵌入式ARM和DSP的电火花线切割机床控制系统设计[J]. 制造业自动化, 2019, 041(011):84-87.
[3]邹逸君, 汤维磊, 蔡宇,等. 一种基于物联网的电火花线切割机床远程监控管理授权系统[J]. 电加工与模具, 2018.