一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法.pdf

一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法，属于等离子加工机床技术领域。为了克服以往等离子机床将反应气体直接排放入大气中的种种弊端，本发明可以在机床加工时维持机床腔体压力的稳定，防止压力变化对加工效果产生影响；在加工后，可以将机床腔体内部的反应剩余气体和反应后的气体进行抽排；之后再进行进一步的尾气处理，防止污染环境和损伤操作人员健康。

1.  一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法，其特征在于所述方法步骤如下：
步骤一：加工前，将工件放置在位移平台上，关闭机床密封门，确保各处接线正常后给等离子体加工机床和各个控制器上电，通过操作面板上按钮，使得机床进入调试状态，此时电磁开关阀处于关闭状态；
步骤二：打开气瓶开关，反应气体在气管中经由机床外壳、机床密封腔体输送到等离子体反应炬；与此同时，压力传感器采集机床腔体压力，以模拟电压的形式通过模拟量输入输出模块将信号传递给PLC，由PLC内部PID运算，将控制信号以模拟量电压的形式再次通过模拟量输入输出模块传递给可调排量排气泵，可调排量排气泵不断调节排量，使得机床腔体压力维持在大气压下；
步骤三：操作员给等离子体反应炬通电，产生稳定加工火焰之后，通过操作面板按钮告知PLC机床已进入加工状态，而后位移平台开始运动，进入加工工件环节；
步骤四：待工件加工完毕后，通过操作面板按钮使得机床进入清理状态，此时等离子反应炬断电，关闭气瓶，PLC通过控制继电器将电磁开关阀打开，使得机床腔体与大气连通，然后打开大排量抽气泵，将机床腔体内的反应气体抽排干净，并且将这些气体进行必要的尾气处理；
步骤五：当清理状态结束后，按顺序进行掉电，完成一个零件的加工。

2.  根据权利要求1所述的基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法，其特征在于所述抽排时间设定为15min。

一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法
技术领域
本发明属于等离子加工机床技术领域，涉及一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法。
背景技术
ICP等离子体机床对玻璃镜面进行加工可以保证在不改变面型精度的条件下去除亚表面损伤和微裂纹，使得玻璃镜面达到更好的加工效果以及满足其特定的使用条件。
等离子体加工需要将等离子体反应气体通入等离子体反应炬中，等离子加工需要通入氧气、氩气和四氟化碳，然后利用射频电源在矩管中产生电感耦合，而后形成等离子体火焰对工件进行加工；以往的等离子体机床都是利用一个大抽气泵将反应气体和反应后的气体抽出机床，直接向大气中排放，也没有对机床腔体进行密封，对环境和操作人员产生了很不好的影响。
为了防止机床腔体压力变化对加工过程造成影响以及加工尾气产生的危害，首先需要对机床腔体进行密封；在密封的基础上，需要一个能够维持机床腔体压力的系统；另外，由于反应气体有一定的毒性并且对大气产生污染，因此需要对反应后气体进行后续处理。
发明内容
为了克服以往等离子机床将反应气体直接排放入大气中的种种弊端，包括污染环境以及危害操作人员健康等问题，本发明提供了一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法，对ICP等离子体加工机床加工时对机床腔体压力进行控制，加工后对机床腔体内剩余气体进行抽排，防止污染环境和损伤操作人员健康。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法，包括如下步骤：
步骤一：加工前，将工件放置在位移平台上，关闭机床密封门，确保各处接线正常后给等离子体加工机床和各个控制器上电，通过操作面板上按钮，使得机床进入调试状态，此时电磁开关阀处于关闭状态；
步骤二：打开气瓶开关，反应气体在气管中经由机床外壳、机床密封腔体输送到等离子体反应炬；与此同时，压力传感器采集机床腔体压力，以模拟电压的形式通过模拟量输入输出模块将信号传递给PLC，由PLC内部PID运算，将控制信号以模拟量电压的形式再次通过模拟量输入输出模块传递给可调排量排气泵，可调排量排气泵不断调节排量，使得机床腔体压力维持在大气压下；
步骤三：操作员给等离子体反应炬通电，产生稳定加工火焰之后，通过操作面板按钮告知PLC机床已进入加工状态，而后位移平台开始运动，进入加工工件环节；
步骤四：待工件加工完毕后，通过操作面板按钮使得机床进入清理状态，此时等离子反应炬断电，关闭气瓶，PLC通过控制继电器将电磁开关阀打开，使得机床腔体与大气连通，然后打开大排量抽气泵，将机床腔体内的反应气体抽排干净，并且将这些气体进行必要的尾气处理；
步骤五：当清理状态结束后，按顺序进行掉电，完成一个零件的加工。
机床加工需要通入反应气体，本发明可以在机床加工时维持机床腔体压力的稳定，防止压力变化对加工效果产生影响；在加工后，可以将机床腔体内部的反应剩余气体和反应后的气体进行抽排；之后再进行进一步的尾气处理，防止污染环境和损伤操作人员健康。相比于现有技术，本发明的优势在于：
（1）本发明操作面板上使用了三个按钮，分别在加工前、加工时和加工后触发，十分方便快捷，对于操作员来说易于掌握；
（2）本发明利用机床腔体的封闭性，使得对环境污染的反应气体不至于泄漏到大气中，具有环保的作用；
（3）本发明在加工过程中利用压力闭环的方式对机床腔体压力进行控制，使其维持在一个相对稳定的范围内，减小了压力变化对加工的影响；
（4）本发明在加工过程中和加工后分别使用两种排气泵，有效地提高了其抽排尾气的效率。
附图说明
图1为本发明的等离子体加工机床腔体气压控制原理图，图中：1-气瓶、2-可调排量排气泵、3-机床外壳、4-机床密封腔体、5-等离子体反应炬、6-压力传感器、7-操作面板、8-模拟量输入输出模块、9-PLC、10-大排量抽气泵、11-继电器、12-电磁开关阀、13-移动平台、14-工件抽气泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
如图1所示，本发明提供的基于PLC的ICP等离子体加工机床腔体气压控制方法，具体实施步骤如下：
步骤一：加工前，将工件14放置在位移平台13上，关闭机床密封门，确保各处接线正常后给等离子体加工机床和各个控制器上电，通过操作面板上按钮，使得机床进入调试状态，此时电磁开关阀12处于关闭状态；
步骤二：打开气瓶1开关，反应气体在气管中经由机床外壳3、机床密封腔体4输送到等离子体反应炬5；与此同时，压力传感器6采集机床腔体压力，以模拟电压的形式通过模拟量输入输出模块8将信号传递给PLC 9，由PLC 9内部PID运算，将控制信号以模拟量电压的形式再次通过模拟量输入输出模块8传递给可调排量排气泵2，可调排量排气泵2不断调节排量，使得机床腔体压力维持在大气压下；
步骤三：操作员给等离子体反应炬5通电，产生稳定加工火焰之后，通过操作面板7按钮告知PLC 9机床已进入加工状态，而后位移平台13开始运动，等离子体反应炬5产生等离子体加工火焰对放置在移动平台13上的工件14进行加工；
步骤四：待工件14加工完毕后，通过操作面板7按钮使得机床进入清理状态，此时等离子反应炬5断电，操作员关闭气瓶1，PLC 9通过控制继电器11将电磁开关阀12打开，使得机床腔体与大气连通，然后打开大排量抽气泵10，将机床腔体内的反应气体抽排干净，并且将这些气体进行必要的尾气处理，抽排时间根据机床密封腔体容积和大排量抽气泵10的排量设定为15min；
步骤五：当清理状态结束后，包括大排量抽气泵10、电磁开关阀12等部件按一定顺序进行掉电，完成一个零件的加工。
上述方法中，机床上的操作面板7上有三个按钮，分别对应调试、加工和清理，操作员通过触发这三个按钮，告知PLC 9机床现所处的状态，然后对相对应的部件进行上电和掉电处理。
上述方法中，加工时，利用气压闭环的方式，调节可调排量排气泵2的排量调节机床腔体压力。
上述方法中，为了防止有害气体渗入到空气中，在加工时，用电磁开关阀12切断与外界空气的连通，在加工后，打开电磁开关阀12，利用大排量排气泵10吸入空气，更好的抽排机床腔体内的反应气体。