隨著晶片、磁性材料等新材料應用的不斷發(fā)展，已經廣泛用于太陽能電池、下一代照明光源、納米元器件等一系列高新技術領域的基礎材料。針對這類新材料的切割與加工設備，目前主要依賴進口，其中控制器作為其核心技術，不同于一般的數(shù)控系統(tǒng)，且多采用砂漿輔助切割需對砂漿回路流量壓力及溫度做精準控制因而使得控制系統(tǒng)成本高昂。我們的合作客戶通用硅公司依仗多年來在多線切割生產工藝上累計的豐富經驗，提出了電鍍金鋼石線切割系統(tǒng)（D9），該系統(tǒng)省掉了昂貴的砂漿控制回路只需要清水作為切割液，采用專利技術的單輥筒繞線技術，使得機構簡化，降低電氣和機械成本，產能大大提高。D9系統(tǒng)采用臺達SV主機搭配CAN總線模塊及性能卓越的A2伺服利用其多功能速度，力矩控制、高速響應等特點，在高速走絲線切割機上得到很好的應用。
1 系統(tǒng)說明
線切割系統(tǒng)的磨削原理是使用自由研磨劑而非固定的研磨劑，因此往復式切削系統(tǒng)比傳統(tǒng)的單向切削系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。對于同種材料來說，系統(tǒng)可以有更大的行程和線的移動速度，只有通過線的往復運動，才能達到理想的研磨效果。連續(xù)的供線系統(tǒng)和舊線回收系統(tǒng)，可以避免線的破損，還可促使線的張緊以保證切削線的剛性，這有利于保持破方精度，同時，最大限度地利用切削線可以有效降低消耗。機械結構模型如圖1所示，機械結構實物如圖2所示。
圖1 機械結構模型
圖2 機械結構實物
整個系統(tǒng)用到7臺伺服馬達，存線系統(tǒng)即輥筒電機5.5kW一臺、機頭引導電機3kW兩臺、工作臺電機2kW一臺、力臂電機5.5kW兩臺，微調電機400W一臺。其中，力臂電機以扭矩方式給出系統(tǒng)初始張力。輥筒電機作為走線系統(tǒng)主動部分接收CAN總線速度指令，機頭引導電機跟隨輥筒電機同步運行。工作臺作為獨立運作部分接收CAN總線速度指令。微調電機調節(jié)在開始繞線給定初始張力后切割線長短變化。
2 系統(tǒng)要求
2.1 設計要求
切割速度0～12m/s，放線張力0～70N，工作臺進給速度0.1mm～300mm/min。
2.2 鋼絲線在高速往復運行中的張力控制，必須保持張力穩(wěn)定
張力抖動變化主要是因各電機線速度不能絕對一致引起的，這里采取張力開環(huán)，位置閉環(huán)方式，兩力臂電機以定值給出扭矩使系統(tǒng)達到預設張力值。實時采集力臂反饋位置變化量來實時調節(jié)輥筒電機及兩機頭引導電機的角速度，以使各電機線速度差趨近于零。
2.3 機頭引導電機之間的同步
兩牽引電機是實際運行中能很好地跟隨輥筒給出的脈沖軌跡，但因電機間存在的物理差異及負載差異導致兩電機實際反饋脈沖會有一定差異，這里采用臺達A2伺服特有的龍門同動技術很好地改善了兩電機間的位置誤差滿足了設計要求。
2.4 CANopen總線及以太網(wǎng)通訊，通訊實時性好、通訊速率快、響應性好。
3 系統(tǒng)配置
臺達機電的優(yōu)越的性能在整個系統(tǒng)那個得到了充分的證明，整個系統(tǒng)的配置：臺達A2-M系列伺服七套、HMI DOP-BE10E615、DVP28SV、DVPEN01、DVPCOMP、DVP04AD、DVP08SN、DVP08SM等等，控制結構如圖3所示，接線圖如圖4所示。
圖3 控制系統(tǒng)圖
4 系統(tǒng)總結
系統(tǒng)結構簡單、優(yōu)越的伺服特性同步追隨特性好、安裝方便、總線控制省配線，整個系統(tǒng)工作效率高，性價比高。整個系統(tǒng)以總線控制為基石，編程方便，能夠很好地滿足客戶的需求，系統(tǒng)集成能力強。
圖4 系統(tǒng)接線圖
