數控空氣等離子切割機制造技術

數控空氣等離子切割機，是采用微計算機數字控制的空氣等離子切割機，由步進電機、傳動齒輪（條）、空氣等離子割炬、空壓機等組成，可以自動實現任意平面曲線的運動，并能對氣割不能或不易切割的鑄鐵、不銹鋼、鋁、銅等各種特殊材料的切割，具有結構簡單、工作可靠、操作方便、功能齊全、易于維修、質量精度高（±０．３毫米）、便攜移動、安全可靠、造價低廉等特點。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬材料切割機，特別是數控空氣等離子切割機。在工業生產中，金屬材料的切割是有著廣泛的應用領域的。目前采用的較先進的多為數控氣割機，如龍門式多割炬數控氣割機、光電跟蹤氣割機，除用切割氣體燃料外，它由一臺小型微機按EIA碼編程，然后打出穿孔紙帶拿出機房送到現場輸入到切割機旁的分機中，再控制切割機進行切割加工，其設計控制系統繁雜而功能一般，價格又十分昂貴(40多萬美元)，難以滿足工業化生產的普及應用。本專利技術的目的是提供一種采用空氣等離子切割技術，利用微計算機控制，實現任意平面曲線運動的便攜式切割機，并能對氣割不能或不易切割的鑄鐵、不銹鋼、鋁、銅等各種特殊金屬材料的切割，提高質量和功效，并大幅度降低其造價。本專利技術包括微機控制部分、平面曲線運動部分和切割部分，其微機控制部分是由PIO接口、輸入電路、電源電路、多諧振蕩器及功率放大器組成，由一臺TP801型微計算機配以6KEPROM的專用控制軟件，占用由0000-07FF存儲器地址，通過并行接口PIO的PA0-PA5經功率放大器分別來驅動縱橫兩向的步進電機完成插補運動。外接多諧振蕩器電路產生一定數量赫茲的矩形脈沖，經PIO口輸入給CPU，通過調整電位器改變振蕩頻率來達到對切割速度的控制，在切割速度的范圍內可以進行無級調整，以選擇最佳的切割速度。電源是整個電路的動力源，采用了集成穩壓器，具有工作電流抗干擾能力強，對過流有保護作用。其5V電源是市電220V經變壓器B1降壓后，得到低電壓9V，經D1-D4橋式整流得到脈沖直流，再經C1、C2濾波得到較穩定的直流，經集成穩壓器件“7805”穩壓后，從a、b兩端輸出穩定的直流5V接至微機，C3用以提高抗干擾能力;16V直流電源是市電220V經變壓器B2降壓后，得到低電壓15V，經D1-D4橋式整流后，得到脈沖直流，再經C1濾波到較穩定的直流16V，經R4同樣6個電阻，接至二個步進電機的6個繞組L，C2能濾掉雜波，C3用以提高抗干擾能力。微機發出的控制信號，通過輸入電路、功率放大器按環形分配程序分時，送至步進電機各繞組，使其按指令運轉。當a點的電位由低變高時，通過與非門U輸出為低電平，光電耦合器GD中的發光二極管有電流通過發光，同時D1也發出指示出輸出信號，R1為D1和GD的限流電阻，當GD的CE結受光照時電阻變小，通過R2限流使復合管BG2、BG3導通步進電機繞組得電，D2為續流二極管，R3為下拉電阻，R4為限流電阻。此為一個繞組L的供電電路，二個電機共六個相同的供電電路;由“555”芯片和阻容件構成的多諧振蕩器電路，RA為電位器，用以調節振蕩頻率即可調速。本機平面曲線運動部分和切割部分，包括機體2、步進電機6、空壓機20、割炬夾具23、等離子切割割矩24等，其結構是機體2上的步進電機6，通過減速箱5，帶動傳動齒輪10、9，使前輪8沿導軌7做縱向運動;機體2上的步進電機6通過減速箱5，帶動小齒輪4，使工作齒條3沿橫向運動;置于工作齒條3一端割炬夾具23通過割嘴升降手輪調節等離子切割割炬24與切割金屬板材19的距離;等離子切割割炬24是置于割炬夾具23的橫臂上，它通過減壓過濾器21接受空壓機20的旋轉強制進風;步進電機6和步進電機12聯接微機控制臺1。本切割機的功能是通過傳動和切割兩個部分完成，其傳動部分有兩個方向的合成運動，橫向運動是步進電機6，通過蝸桿蝸輪減速箱5帶動小齒輪4，而齒輪4與工作齒條3嚙合使之運動，切割割炬配裝于齒條3一端，從而使割炬沿橫向運動，步進電機6的正、反方向運轉使得割炬24沿橫向作往復運動;縱向運動是步進電機12，通過蝸桿蝸輪減速箱11，帶動一對傳動齒輪10、9，使前輪8轉動，前輪8通過與導軌7之間的摩擦力，使之沿導軌7滾動，從而使整個切割機體2(含割炬)沿軌道方向運動，步進電機12的正反方向運動，使得割矩24沿縱向做往復運動，兩個步進電機通過微機控制其運轉速度和方向，其插補運動使割炬得以實現任意平面曲線運動。切割動作是首先接通電路，打開氣閥，根據板厚選擇電源檔次和氣壓，空氣機壓力表指示0.6MPa左右，減壓閥應指示0.350.7MPa，然后將割炬接近工件，使割炬垂直于工件或略向后傾，讓割嘴中心孔距工件1.5-3毫米，按下引弧按鈕，電弧引燃，若電弧未引燃，停幾秒鐘再按。切割厚板時，割嘴應避免與工件接觸，起弧后要有一定時間才能割透，等割透后再啟動切割機運行，載著割炬按零件圖切割工件。控制程序的操作方法是1、在顯示“good”狀態下，按輸入鍵，這時顯示“P”字，表示程序字首。2、輸入程序號共三位，如是第1程序則按數字鍵001。3、按B鍵，顯示16字符，可輸入x值;再按B顯示2b，可輸入y值。再按B顯示3b可輸入J值。第四次按B顯示4b可輸入G。第五次按B顯示5b，可輸入加工指令。4、按增1鍵，程序號自動增1顯示下一個程序。5、每個程序都按五次B鍵，將加工數據和指令連續輸入。6、當全部程序輸入完畢時，再按“增1”鍵此時程序送入存儲器，再按“監控”鍵，顯示“good”控制臺轉入準備加工。按ON-OFF鍵于ON步進電機上電，再按“EXCT”鍵即可開始加工。本專利技術具有結構簡單、工作可靠、操作方便、功能齊全、易于維修、質量精度高、便攜移動、造價低廉等特點，除能自動控制任意平面曲線軌跡的運動外，還能利用壓縮電弧熔化并吸走被切割的金屬熔渣，切割溫度可達6000-10000℃，因此不但能切割常規普通鋼材，還能切割氣割不容易或不能切割的不銹鋼、鑄鐵、鋁、銅等各種金屬，且比氣割切割質量好，切口窄、光潔度高、熔渣少、速度快、節省材料、熱影響區小、操作安全、無爆炸和燃燒危險，比氣割費用節約1/4以上;切割部分采用電磁式接觸低壓引弧，克服了常規高頻高壓的缺點，操作安全;采用旋轉強制進風，這不僅對電弧壓縮效果好，有利于切割，而且冷卻效果較理想，使噴嘴不易損壞;采用可給進式電極，比固定式電極壽命長5-6倍;電源采用漏磁變壓器加抽頭電抗器，工作電流可調整。本機主要性能指標1、加工工件最大尺寸1.2×2米，導軌移動可切割長度100米。2、切割厚度可切不銹鋼45毫米，若安裝氣割炬可切鋼板達100毫米。3、加工軌跡任意平面曲線。4、加工精度±0.3毫米。5、切口表面光潔度Ra12.5、溶渣少。6、切割速度0-780毫米/分。7、抗干擾性能電網電壓在330V-450V范圍內時，切割機正常工作;在工作區域附近有大型設備運轉或電焊機操作時，均不影響本機工作。8、計算機脈沖當量為0.02mm/脈沖。9、程序輸入可用鍵盤、紙帶和磁帶三種方式，一次輸入指令可達386條。10、具有選擇顯示和中斷檢查功能。11、對已輸入的程序具有檢索、修改、插入及刪除的功能。12、具有步進電機節拍變換功能。13、具有快速工作圖和圖縮放功能。本專利技術附附圖說明圖1為結構示意圖，其中微機控制臺1、機體2、齒條3、齒輪4、減速箱5、步進電機6、導軌7、前輪8、傳動齒輪9、10、減速箱11、步進電機12、電源開關13、輸入配電線14、切割配電箱15、割炬控制線16、割炬導線17、工件導線18、切割金屬板材19、空壓機20、減壓過濾器21、引弧控制線22、割炬夾具23、切割割炬24。圖2為控制電路原理圖;圖3為5V直流電源原理圖;圖4為16V直流電源原本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控空氣等離子切割機，包括微機控制部分、平面曲線運動部分和切割部分，其特征在于微機控制是ＰＩＯ接口與輸入電路和多諧振蕩器相連；輸入電路與功率放大器相連；Ｌ為電機繞組，其步進電機６帶動齒條３使切割割炬２４做橫向運動；步進電機１２帶動前輪８使切割割炬２４做縱向運動，其合成運動使割炬２４實現任意平面曲線運動；控制程序的操作方法是：（１）在顯示“ｇｏｏｄ”狀態下，按輸入鍵，這時顯示“Ｐ”字，表示程序字首；（２）輸入程序號共三位，如是第１程序則按數字鍵００１；（３）按Ｂ鍵，顯示１６字符，可輸入ｘ值；再按Ｂ顯示２ｂ，可輸入ｙ值。再按Ｂ顯示３ｂ可輸入Ｊ值；第四次按Ｂ顯示４ｂ可輸入Ｇ；第五次按Ｂ顯示５ｂ，可輸入加工指令；（４）按增Ｌ鍵，程序號自動增１顯示下一個程序；（５）每個程序都按五次Ｂ鍵，將加工數據和指令連續輸入；（６）當全部程序輸入完畢時，再按“增Ｌ”鍵此時程序送入存儲器，再按“監控”鍵，顯示“ｇｏｏｄ”控制臺轉入準備加工；按ＯＮ－ＯＦＦ鍵于ＯＮ步進電機上電，再按“ＥＸＣＴ”鍵即可開始加工。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張登原，
申請(專利權)人：張登原，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]