[发明专利]一种空气等离子切割机气体流量控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气等离子切割机及控制方法，尤其是提高大功率空气等离子切割机引弧成功率和切割质量的气体流量控制方法及其系统。

背景技术

空气等离子切割机主要应用于金属、非金属切割，属于空气等离子切割设备技术领域。空气等离子弧切割是利用高能量密度压缩电弧产生的高温高速热流进行的切割方法，其原理主要是依靠高温高速的等离子弧及其焰流，把部分金属熔化及蒸发，并吹离基体，随着等离子弧割炬的移动而形成割缝。利用压缩空气作为等离子弧切割的离子气，气体来源方便，切割成本低，而且切割速度高，切口质量好，已经发展成为等离子切割方法中应用最为广泛的一种。尤其，大功率空气等离子切割机和数控配套成数控切割系统，广泛应用于汽车制造业、造船业、装饰装修业以及各种板材加工业等。

然而，大功率空气等离子切割机切割时电流大，达到200-300A，所以切割时等离子气体流量要求大，但是，引弧时的气体流量要小，如果引弧时气体流量过大，则会造成引弧困难或不能引弧。而且，引弧时的气体流量和初始定位高度有关，初始定位高度越高，引弧时的气体流量就要求大些，反之，引弧时的气体流量就要求小些。

同时，切割气体既要保证等离子射流的形成，又要保证去除切口中的熔化金属盒氧化物，过大的气体流量会带走更多的电弧热量，使得射流的长度变短，导致切割能力的下降和电弧不稳，过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割深度变浅，同时也容易产生挂渣；所以，气体流量一定要与切割电流和速度很好的配合。而现有的等离子切割机气体流量的控制完全依靠人工设置，依靠经验进行，有时需要反复多次实验，浪费时间和材料，如果流量设置不当，还会给加工质量带来影响，给成品的使用和交付带来烦恼。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气等离子切割机气体流量控制方法及其系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种空气等离子切割机气体流量控制方法包括以下步骤：

步骤一，建立气体流量数据库，所述气体流量数据库包括切割气体流量数据库和引弧气体流量数据库，所述切割气体流量数据库包括多组气体流量Φ、切割速度S、切割电流I的数据，所述引弧气体流量数据库包括多组引弧气体流量Φy、割枪的初始定位高度L数据；所述数据存于存储器中，所述存储器和控制单元相互连接后由数控系统控制；

步骤二，在切割开始前，在数控系统中输入板厚H、电流I、切割速度S参数，并将所述参数发给控制单元，控制单元根据电流和切割速度，查找气体流量数据库匹配气体流量Φ1；

步骤三，在切割过程中，检测实际的气体流量信号Φ2，控制单元经过比较后，得出实际气体流量Φ2 以及匹配气体流量Φ1和实际气体流量Φ2的流量偏差ΔΦ；

步骤四，通过执行机构用流量偏差ΔΦ控制气阀，使流量偏差ΔΦ趋于零，即控制实际气体流量Φ2尽量接近或等于匹配气体流量Φ1；

进一步，将实际气体流量Φ2的模拟信号送入控制单元进行A/D采样之后，进行滤波和运算；

进一步，所述流量偏差ΔΦ经过遇限削弱积分PI控制算法运算，运算后的流量偏差ΔΦ作为执行机构的气体流量偏差调节量，经过D/A后控制气阀；

进一步，气体流量数据库中切割气体流量 Φ用最小二乘法建立的分段线性拟合曲线计算，具体如下：

取                                                

其中，Φ是切割气体流量，S是切割速度，I是切割电流，A是切割电流对应的系数，B是切割速度对应的系数、C是常数，板厚H和切割电流I是线性关系，

将切割电流I的总范围分成两个区间，每个区间的大小为总范围的30-70%,

设  ,根据最小二乘法

由    得到：

式1：

分别在两个区间选取n组不同切割电流I和切割速度S的数据，代入式1，可以分别求出两个区间的A1、B1、C1和A2、B2、C2；

一种空气等离子切割机气体流量控制系统，包括数控系统、气阀、气检测开关、传感器、割枪，其特征是，还包括电源控制板，所述电源控制板包括控制单元和存储器，所述控制单元连所述存储器；所述数控系统、电源控制板、气检测开关、气阀依次相连后再连传感器和割枪；所述控制单元和所述传感器相连；

进一步，所述气阀包括相互并联的切割气体气阀和引弧气体气阀；

进一步，所述割枪连自动调高装置，所述自动调高装置分别连数控系统和电源控制板；