波形发生器和示教编程简介

在一个标准的电子束焊机中，除局部电子束偏转不动外，焊缝一般是通过移动电子束下面的零件来生产的。各种SEM的样品台运动控制能力差异很大，但是，还不具备控制连接工艺所需路径和速度的能力。即使具有CNC控制样品台，也不具有容易达到电子束扫描速度的柔性和范围。由于SEM中的图像由光栅电子束扫描样品而产生，因此，具备将电子束定位在一个很大区域上的能力。但是，使用改装的SEM产生的可能热源图形仅限于长方形、直线和点。为了实现任意点和焊缝的几何图形，需要附加可编程波形发生器来改造电子束扫描控制系统。通过这种附加方式，ISF微电子束焊接系统可以选择标准的几何图形，如直线、圆或者椭圆形一部分。此外，用户可编程函数可实现具有同一电子束路径的多个零件或者具有复杂焊缝路径的单一零件的连续焊接。电子束扫描控制系统的另一个优点在于使前面提到的多束流技术成为可能，如果不同点之间的电子束偏转足够快，几个连接点同时焊接是可能的。例如，具有圆形接头路径的几何结构，局部热输入在器件周围对称分布，一般来讲，会减小扭曲[3]。

由Pro-Beam AG&Co.生产的波形发生器转换并放大数字输入信号为模拟电压，驱动SEM的偏转线圈和其他电子束控制部分，如图15.8所示。这种波形发生器能控制三个输出通道。两个通道为实现电子束的定位用作控制-X和-Y偏转。第三个通道用作聚焦透镜控制（焦点位移），或者用作发射电流的控制（功率调制）。因此，输入的热功率可通过电子束散焦或者改变电子束功率来调整。

产生数字输入信号的发生器软件提供了随电子束沿着已编程的焊接路径上移动调制电子束位置的能力。这种“局部”的电子束图形运动技术常用于传统的电子束焊机中，这些焊机经常使用小直径的环形或者穿过焊缝的棒状图形。局部电子束运动允许跨过间隙连接，这些间隙比聚焦的电子束直径大，可用于改善焊后粗糙表面的形貌。图15.9为发生器部件的信号流关系图。图中最上面一行的信号控制模块代表所有电子束路径；下面一行代表局部电子束图形。

目前，电子束控制器的文档管理基于Windows应用程序来执行。数据格式是ASCII，控制文档可使用程序，如Excel或者MathCAD来编写。

另外，要连接到一起的部件的SEM图像可以加载到控制软件。操作界面允许通

图15.8 用于电子束图形控制的波形发生器(www.xing528.com)

图15.9 用于电子束运动控制的信号发生器

过曲线、直线、圆和自由点任意路径示教编程，但也要提供焊接工艺的功率数据和开始及结束位置。所有这些数据转换为一个ASCII文件，与波形发生器控制软件相兼容。图15.10揭示了一个任选电子束路径示教编程的过程。

图15.10 电子束图形发生器示教编程

以上两种方式相对费时和费力，没有利用好SEM观察工件的能力，目前开发了一种软件模块，使得电子束和SEM操作的运动控制用户界面更加友好。