全數字控制鋼輥電火花毛化的試驗方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種全數字控制的鋼輥電火花毛化的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]冷乳鋼棍EDT (Electrical Discharge Texturing，電火花毛化，簡稱 EDT)數控加工機床是鋼鐵行業中生產高端汽車和家電冷軋薄板的關鍵設備之一，目前所采用的設備與工藝都是由國外公司提供的。每套設備進口價值不菲，關鍵備件全部由國外提供，且不提供備件的修理技術資料和試驗設備，每年的運行費用非常高。例如，國內進口的瓦特里希-西根(WALDRICH SIEGEN)公司和英格索爾(INGERSOLL)公司生產的EDT機床，采用的是固定電極結構，電極頭由液壓伺服機構驅動，控制電極頭運動和電火花放電的脈沖發生器是德國KLEINKNECHT公司生產的配套產品，EDT機床安裝的電極有單排和雙排，雙排標準配置為60個電極頭。每個電極頭，均配套有電極的液壓伺服機構和脈沖發生器，其進口費用高達數十萬元人民幣。由于EDT機床工作現場工況環境差:數噸重的軋輥浸泡在介電液中旋轉和移動，與帶有高電壓的電極頭配合進行電火花放電作業，所以經常因故障而損壞相關部件，長期采用新進口器件替換壞損器件，運行費用非常高。
[0003]基于上述情況，本申請發明人通過對進口 EDT機床的液壓伺服機構和脈沖發生器進行深入研宄，并總結大量的現場檢修壞損器件的實際經驗，研制出本發明的試驗裝置，該裝置能夠對修理后的進口液壓伺服機構和脈沖發生器進行試驗和檢驗，大大提高了備件修復上機使用率，既降低用戶備件費用，也減少國家外匯消耗；同時，本裝置采用與進口 EDT機床相同的電極液壓伺服驅動機構和脈沖發生器，控制鋼輥毛化加工的工藝參數與進口設備一致，便于研宄單位利用本設備對不同材質的鋼輥進行電火花毛化加工的工藝進行仿真實驗研宄，提高鋼材加工的質量。同理，也能作為小型鋼輥電火花毛化的生產設備使用。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:為克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種全數字控制的鋼輥電火花毛化的試驗裝置。
[0005]本發明解決其技術問題采用以下的技術方案:
[0006]本發明提供的全數字控制的鋼輥電火花毛化的試驗裝置，主要由鋼輥旋轉機構、鋼輥平移機構、電極的液壓伺服驅動機構、電氣控制柜、液壓站、脈沖發生器和介電液冷卻裝置組成，其中:鋼輥旋轉機構裝在機架箱上對應鋼輥軸中心線的箱壁上，該機構的撥叉帶動托架上的實驗鋼輥旋轉；鋼輥平移機構裝在機架箱底部的直線導軌中軸線上，該機構通過與托架連接的傳動機構內的絲桿正反旋轉，帶動實驗鋼輥左右平移；電極的液壓伺服驅動機構安裝在底座的兩側；介電液冷卻裝置裝在機架箱和介電液箱之間，電氣控制柜、液壓站和脈沖發生器位于機架旁邊。
[0007]所述的鋼輥旋轉機構由鋼輥旋轉電機減速機組件、鋼輥旋轉撥盤組成，其中:鋼輥旋轉電機減速機組件安裝在機架箱上，該組件中的減速機采用減速比大的蝸輪蝸桿減速機，其輸出軸上安裝有鋼輥旋轉撥盤，鋼輥旋轉撥盤的撥叉插入實驗鋼輥的頸軸端孔中；鋼輥旋轉電機旋轉時通過撥叉帶動實驗鋼輥旋轉。
[0008]所述鋼輥旋轉電機的轉速由鋼輥旋轉變頻器控制。
[0009]所述的鋼輥平移機構由鋼輥平移電機減速機組件和鋼輥平移傳動機構組成，其中:鋼輥平移電機減速機組件安裝在機架箱上，該組件中的減速機采用減速比大的蝸輪蝸桿減速機，其輸出軸上安裝有鋼輥平移傳動機構，該機構的傳動絲桿副的螺母固定在托架的支架上，絲桿旋轉時帶動實驗鋼輥平移。
[0010]所述的鋼輥平移傳動機構的平移電機的轉速旋轉方向由鋼輥平移變頻器控制，保證鋼輥平移速度滿足鋼輥加工要求。
[0011]所述的電極的液壓伺服驅動系統由伺服油路分配器、電極的液壓伺服機構、電極和液壓站及脈沖發生器中的伺服控制板組成，其中:伺服油路分配器有兩塊，分別安裝在實驗鋼輥兩側的底座上，每塊伺服油路分配器上安裝兩套液壓伺服機構，便于對正常液壓伺服機構與修復后的液壓伺服機構進行對比測試。
[0012]所述兩邊伺服油路分配器上，各安裝兩套電極的液壓伺服機構，主要用于電火花毛化工藝實驗或小型軋輥電火花毛化加工場所。
[0013]所述的介電液冷卻裝置主要由介電液箱、介電液泵、介電液分配塊、電極、排液閥、介電液、介電液箱排污閥組成，其中:介電液是一種便于毛化加工的配比液體，不加工時存放在介電液箱中，加工時通過介電液泵泵入介電液分配塊中，經過分配管路和電極流到機架箱中，當介電液漫過介電液溢流管道的輸入口時，會自動流回到介電液箱中，實現循環流動和冷卻；加工完畢，打開裝在機架箱上的排液閥，使箱中剩余的介電液流回到介電液箱中存儲。若長期使用，介電液中的殘渣會在機架箱中沉淀，其通過定期打開介電液箱排污閥進行排污處理，保證液體清潔。
[0014]所述的液壓站為試驗裝置的液壓元件提供液壓源。
[0015]本發明裝置設有電氣控制設備，該設備主要由工控機、PLC可編程控制器、變頻器、光纖通訊轉換器、三相整流電源、脈沖發生器等器件組成；工控機與PLC可編程控制器和光纖通訊轉換器之間采用電纜相連，光纖通訊轉換器與脈沖發生器之間采用光纖電纜連接。
[0016]本發明裝置設有中文顯示的操作控制屏，便于操作人員設置加工模式，選擇工藝參數；在加工過程中能對發生器中出現的故障自動進行報警顯示；在進行進口備件修復測試時，能單獨給被測備件下傳不同的測試信號，檢查備件動作狀況或電流、電壓波形。
[0017]本發明是一套能模仿進口 EDT機床毛化加工鋼輥的機、電、液一體化裝置，并能對修復后的進口液壓伺服驅動機構和脈沖發生器進行試驗和檢測的實驗設備，裝置采用了我們新研制的全數字控制系統，其與現有技術比較主要有以下優點:
[0018]1.實用性強:
[0019]以前修理后的備件只能裝在EDT機床上驗證是否修理好了，現在可以在本試驗裝置上進行模擬試驗，比如，液壓伺服機構修理后，可以在本試驗裝置上試驗是否存在泄漏、試驗活塞的運動是否能滿足EDT機床的運行條件，又比如，脈沖發生器修復后，可以在本試驗裝置上進行模擬運行，觀察電流、電壓波形，提高了修理備件上機正常運行的幾率。同時，本試驗裝置也是一個研制替代進口 EDT備件的實驗平臺，對于價值昂貴的進口備件可以逐步用具有相同功能的廉價備件進行替代。是否能否替代？可以先在本試驗裝置上進行模擬試驗，比如，國產的密封件替代進口密封件，國產零配件替代進口零配件，市場上易于購買的功能和尺寸相同電器元件替換市場上難于購買的電器元件等等，可以大大減少ED機床用戶的運行維修費用，實用性非常強。
[0020]2.檢修操作方便:
[0021]全數字控制系統采用數字通訊技術，試驗裝置的工控機與脈沖發生器之間采用自行研制的光纖通訊轉換器，能夠實現通訊聯絡，實驗人員通過全中文控制界面，可以將設定各種毛化參數，如選擇電容放電毛化模式還是脈沖放電毛化模式，選擇正、負極性，選擇伺服增益大小，脈沖的導通與關斷時間和放電時的電流和電壓大小等各種控制參數，并下傳給脈沖發生器進行修理信號檢測，或者進行模擬EDT加工控制。這對于查找備件故障而言，操作比在進口 EDT機床上更方便。
[0022]3.便于應用與修理:
[0023]全數字控制系統由于邏輯動作采用PLC可編程控制器控制，電機轉速采用變頻器控制，所以能方便實現各種電火花毛化加工的工藝動作，工藝程序的變化，只需在上位機的顯示屏上進行參數設置，不需要進行硬件改動，并能根據不同的用途，開發新的應用實驗程序，具有較強的適用性。試驗裝置出現的故障問題，也能通過上位機的顯示屏提示進行查找，處理起來十分方便。
[0024]4.整套試驗裝置體積小，重量輕，但是包括了模擬進口 EDT機床的基本功能，機、電、液一體化的控制結構，不僅便于試驗伺服機驅動機構及脈沖發生器等進口備件的修復質量，也適用于模仿進口 EDT機床毛化鋼輥，在鋼輥上進行各種電火花毛化加工試驗，探索新的電火花毛化加工工藝。同理，本裝置也能作為國產小型軋輥電火花毛化加工的專用設備，用于生產加工。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的結構示意圖。
[0026]圖2是圖1的A-A向視圖。
[0027]圖3是電極液壓伺服組件的部件圖
[0028]圖4是電氣控制框圖。
[0029]圖5是脈沖發生器控制框圖。
[0030]圖6是液壓原理圖。
[0031]圖7是介電液循環原理圖。
[0032]圖8是電容毛化模式中采用脈沖充電方式時的電流、電壓關系圖。
[0033]圖9是電容毛化模式中采用恒流充電方式時的電流、電壓關系圖。
[0034]圖10是脈沖毛化模式中采用導通時間不變