高速走絲線切割機(jī)控制器的更換

在高速走絲電火花線切割加工（HWEDM）機(jī)床的電氣改造中，如果脈沖電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源、控制器等一同配套更換，問(wèn)題較為簡(jiǎn)單。如果僅更換控制器，則可能會(huì)遇到不少的問(wèn)題。

　　下面，特把幾個(gè)工作實(shí)例作一歸納，以供交流。

　　1HS98A型控制器與DK7725機(jī)床的該DK7725機(jī)床于1995年安裝使用，原控制器為1994年生產(chǎn)的ZW-X4A（Z80微處理器）。因控制器印制電路板受污染，致使故障頻繁，要求用一臺(tái)HS98A型簡(jiǎn)易控制器代換。

　　對(duì)于高速走絲線切割機(jī)床來(lái)說(shuō)，不同的控制器的接口會(huì)有所區(qū)別，但實(shí)現(xiàn)的功能大體差不多。簡(jiǎn)單詢問(wèn)了HS98A的情況后，認(rèn)為可以與原機(jī)床聯(lián)機(jī)。

　　1.1準(zhǔn)備工作控制器與周邊部件的連接關(guān)系，如所示。可見(jiàn)，準(zhǔn)備工作的主要內(nèi)容，就是確定控制器對(duì)脈沖電源、步進(jìn)電機(jī)的控制方式，確定取樣信號(hào)的接入方式，以及控制器提供的“自動(dòng)停機(jī)信號(hào)”的類型。接下來(lái)，則是預(yù)備材料和著手聯(lián)機(jī)。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源脈沖電源籜控制器與周邊部件的連接關(guān)系對(duì)于單獨(dú)更換控制器的情況，問(wèn)題的重點(diǎn)、難點(diǎn)和主要工作量，就是核對(duì)線路。具體步驟如下：1.1.1核對(duì)接口電路及接插件引腳a應(yīng)清楚新控制器各引腳功能，并應(yīng)在聯(lián)機(jī)前，檢查它的好壞。

　　參照，首先可確認(rèn)控制器內(nèi)有無(wú)取樣電路。

　　其次，查看它對(duì)脈沖電源的控制，采用的是電平信號(hào)還是觸點(diǎn)信號(hào)；若為電平信號(hào)，則需查清楚它的極性，也就是低電平還是高電平才允許“脈沖電源”輸出；還有，別忘記控制信號(hào)輸出電壓的高低。

　　對(duì)于步進(jìn)電機(jī)脈沖分配信號(hào)，首先是控制方式必須與步進(jìn)電機(jī)相適應(yīng)（例如，三相六拍）；再是控制器信號(hào)必須與驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)相匹配，否則可能需要增加接口電路；還有需注意續(xù)流二極管的極性。此外，則是電源線的情況；b查實(shí)原控制器的有關(guān)接口電路及接插件的情況，理清原有相關(guān)電路的脈絡(luò)，確保后續(xù)工作的順利進(jìn)行。

　　對(duì)于線路，應(yīng)核實(shí)其走向，驗(yàn)證各接線點(diǎn)是否正確；有疑問(wèn)者一一查清，最好能邊查邊作筆記。在此基礎(chǔ)上分析原電路工作原理，以確認(rèn)連接方案的合理性。

　　具體需檢查取樣電路的位置、脈沖電源的控制情況、步進(jìn)電機(jī)脈沖分配信號(hào)接線和公共線，以及驅(qū)動(dòng)電源功放管、電源線等幾個(gè)方面。

　　若控制器利用觸點(diǎn)對(duì)脈沖電源進(jìn)行控制，則需區(qū)分是動(dòng)合觸點(diǎn)還是動(dòng)斷觸點(diǎn)，觸點(diǎn)在什么狀態(tài)下才允許脈沖電源輸出（亦稱高頻輸出）；c自動(dòng)停機(jī)信號(hào)是在遇到程序中的停機(jī)指令后發(fā)出的，表示加工已經(jīng)結(jié)束，該信號(hào)可以用來(lái)停止整機(jī)電源。必須查清這個(gè)信號(hào)的形式及正常工作時(shí)的狀態(tài)，例如是否為觸點(diǎn)、正常加工時(shí)是否為閉合，是否允許直接接入機(jī)床控制電路中（有~220V電壓）。

　　1.1.2對(duì)比新舊電路以確定接線a查得HS98A控制器步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出信號(hào)的極性（可在空走時(shí)測(cè)量），可直接接入ZW-4A驅(qū)動(dòng)電源接口；查得接入HS98A控制器的電源線0V的作用及極性，結(jié)果如所示，可以與原驅(qū)動(dòng)直流電源負(fù)極直接相連；這時(shí)的連線，需注意電源公共線的情況，有時(shí)處理不當(dāng)，會(huì)帶來(lái)問(wèn)題；cHS98A控制器內(nèi)包含有取樣電路，因此可將間隙電壓信號(hào)直接接入（在連線前應(yīng)當(dāng)再次核實(shí)這一點(diǎn)）。原控制器取樣電路在脈沖電源內(nèi)，且間隙取樣信號(hào)來(lái)自脈沖電源內(nèi)部，因此需把取樣點(diǎn)改至靠近加工間隙處的兩進(jìn)電點(diǎn)之間：導(dǎo)電塊和工件支撐條導(dǎo)線緊固之處。

　　查得原機(jī)床電路上已預(yù)留了取樣線，所以只要改接即可；而且ZW -X4A的接口上還有多余的端子，故可將取樣信號(hào)線接入到新的端子；d經(jīng)商量，決定不使用自動(dòng)停機(jī)功能。雖然該信號(hào)不使用，但仍然檢查了它的接口方式，以備需要時(shí)采用。該信號(hào)采用繼電器觸點(diǎn)方式，加工過(guò)程中其觸點(diǎn)一直接通；加工完畢時(shí)，短時(shí)斷開(kāi)后又恢復(fù)接通狀態(tài)。

　　1.2聯(lián)機(jī)和調(diào)試1.2.1聯(lián)機(jī)通過(guò)以上步驟，獲得了形式的接線方案。為便于區(qū)別，中部分文字符號(hào)沿用了原圖樣上的標(biāo)注。接線時(shí)應(yīng)仔細(xì)，必須核準(zhǔn)每一根導(dǎo)線，而不能僅僅靠推測(cè)。例如，步進(jìn)電機(jī)X向的六根線（不包括公共線），每接一根，就確認(rèn)一根，接線完畢再檢查一遍。

　　從看出，HS98A與原驅(qū)動(dòng)電路的連線并不多，感覺(jué)上接線工作量并不大。但是，要查清楚原電路的有關(guān)結(jié)構(gòu)、核對(duì)其實(shí)際電路功能、確認(rèn)連線的正確性，所以，實(shí)際接線過(guò)程要復(fù)雜一些。

　　連線完畢，檢查確認(rèn)未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，接通控制器電源，檢查X、Y坐標(biāo)正確；將步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向調(diào)正確。

　　先不上鉬絲，斷開(kāi)取樣線后，開(kāi)運(yùn)絲電機(jī)正常，再開(kāi)脈沖電源正常?？刂破鲗?duì)脈沖電源的控制正確（KA，接通時(shí)，允許高頻輸出），運(yùn)絲電機(jī)換向時(shí)，停止高頻輸出。

　　因?yàn)殚g隙電壓信號(hào)直接接入了控制器，所以接入取樣線時(shí)，需特別加以留意。先測(cè)量取樣信號(hào)極性是否正確?？紤]到在取樣線上串電阻試機(jī)時(shí)，不會(huì)帶來(lái)危害；故在取樣線上串入一個(gè)適當(dāng)電阻，然后接到取樣線端子。小心試機(jī)，未見(jiàn)異常。

　　斷開(kāi)電源后，再正確接入取樣線，試機(jī)可變頻。短路電極絲和工件，步進(jìn)電機(jī)能停止進(jìn)給，短路回退正常。試手動(dòng)/自動(dòng)變頻，均正常。試加工，正常。

　　至此，調(diào)試完畢，一次性取得成功。

　　C98簡(jiǎn)易控制器與TPCW-2535機(jī)該控制器采用14芯航空插頭（圓形）作為輸出接口，內(nèi)帶步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源功放管；經(jīng)與TPCW-2535機(jī)床的控制器對(duì)照，將高頻控制引腳作變動(dòng)，并把原高頻控制繼電器常閉改為常開(kāi)。將原機(jī)床控制臺(tái)內(nèi)的損壞線，作了處理。

　　聯(lián)機(jī)后的電路圖見(jiàn)。因沒(méi)有特別要求，故對(duì)脈沖電源的控制，由+24V改為+12V（從控制器標(biāo)記為+24V的端子，引入+12V），以利用脈沖電源原有的繼電器。

　　C98簡(jiǎn)易控制器與蘇三光DK7725的聯(lián)機(jī)要求僅更換控制器，由于這臺(tái)DK7725型機(jī)床，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用了恒流源型、功放直流電壓為直流10V，不便于與通行的簡(jiǎn)易控制器連接。

　　用戶買(mǎi)來(lái)控制器后，遂著手聯(lián)機(jī)。

　　3.1因信號(hào)反相，使步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)不正常首先的設(shè)想，為了不改變控制器的結(jié)構(gòu)，擬直接利用控制器的步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出信號(hào)，即如a所示，增加一個(gè)電阻R，利用VMOS管的漏極進(jìn)行信號(hào)輸出。

　　想像信號(hào)雖然被反相，但應(yīng)當(dāng)不會(huì)影響精度。但連線后試機(jī)，在關(guān)進(jìn)給時(shí)，功放管全部導(dǎo)通了。由于時(shí)間緊迫，只得增加一個(gè)簡(jiǎn)單的反相電路來(lái)解決問(wèn)題（b）。b中元件的參數(shù)，稍作運(yùn)算或參照類似電路選取即可。

　　若將控制器進(jìn)給開(kāi)關(guān)，換成雙刀雙擲的鈕子開(kāi)關(guān)。

　　這樣，在開(kāi)關(guān)置于“停止進(jìn)給”位置時(shí)，斷開(kāi)加到漏極的+10V電源（參見(jiàn)a），就能控制驅(qū)動(dòng)電源的輸出。

　　3.2脈沖電源接口電路3.2.1擬采用的接口電路方式脈沖電源內(nèi)，繼電器線圈電壓與控制器所預(yù)備的電壓不符，故需另行考慮。因?yàn)樵谕恍吞?hào)的脈沖電源改機(jī)中，曾成功使用過(guò)的電路（+10V為脈沖電源內(nèi)電壓），所以仍采用這種方式。并注意插頭座上的接線情況，使得該脈沖電源仍然能夠在配套機(jī)床上正常使用。

　　連線完畢通電，發(fā)現(xiàn)中C，冒汽，立即斷電；斷開(kāi)FU，測(cè)量+ 10V、0V端子間有直流100V電壓。

　　隨即想到是脈沖電源功放直流電壓串入到該電路。當(dāng)時(shí)以為是接插件等的絕緣不良，造成了漏電，但幾經(jīng)檢查后未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

　　后來(lái)注意到，只要斷開(kāi)控制器插頭，該電壓就消失，所以懷疑是經(jīng)過(guò)控制器串入來(lái)的。檢查控制器上的繼電器KA，發(fā)現(xiàn)其觸點(diǎn)的一端接有一個(gè)二極管，與步進(jìn)電機(jī)的+24V相連。這樣，因?yàn)殂f絲接地，步進(jìn)電機(jī)電源也共接該地，于是鉬絲上的+100V，經(jīng)電阻、二極管串入到了電路中。

　　當(dāng)時(shí)分析了幾種方案，但一時(shí)未找到不改變控制器電路的妥善辦法。由于時(shí)間緊迫，又缺少元件，故采取了斷開(kāi)二極管一個(gè)引腳的簡(jiǎn)單方法。再試機(jī)，正常。

　　該方法，改變了控制器內(nèi)電路，使其可能失去通用性（同型號(hào)控制器相互代用），所以不主張使用。比較直接的一個(gè)方法是：另增加一個(gè)繼電器，作為接口元件，代替中的KAi.這個(gè)故障與所敘故障例有相似之處。所以應(yīng)該重視電源公共線的相互連接問(wèn)題：對(duì)于復(fù)雜的連接，必須注意電源之間的相互聯(lián)系，重視隱蔽的公共點(diǎn)或因電路互連而形成的公共點(diǎn)；而在有多個(gè)電源的場(chǎng)合下，接入電路元件或電路塊前，應(yīng)當(dāng)先核對(duì)有關(guān)電壓值。

　　除以上兩點(diǎn)外，該機(jī)床還增加了運(yùn)絲電機(jī)制動(dòng)電路、斷絲保護(hù)電路、自動(dòng)停機(jī)功能。聯(lián)機(jī)電路圖與、大體相仿，略去。

     4.結(jié)束語(yǔ)改機(jī)中，應(yīng)當(dāng)注意安全。通電時(shí)需小心，有可疑現(xiàn)象須立即斷開(kāi)電源，查清原因。對(duì)于出現(xiàn)的一些問(wèn)題，應(yīng)仔細(xì)分析原因。工作完畢，仍可進(jìn)行方案比較。