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公司名稱： 蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司
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| 電火花機(jī)床之單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用解析 |
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點(diǎn)擊次數(shù)：3328 更新時(shí)間：2011-03-23 |
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電火花機(jī)床之單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用解析
在油泵油嘴行業(yè)中，傳統(tǒng)的油嘴加工，多數(shù)依靠個(gè)人技能所決定的手工操作，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，廢品率高。
本系統(tǒng)是對(duì)一種電火花機(jī)床設(shè)計(jì)的，采用負(fù)極放電方式即采用黃銅對(duì)工件的放電達(dá)到加工目的。通過(guò)試驗(yàn)得到黃銅對(duì)工件的耗損比值，用程序控制所需要的加工深度，加工出來(lái)的油嘴座面*符合要求，提高了加工速度，保證了加工精度，*取代了傳統(tǒng)的風(fēng)磨加工。
目前本系統(tǒng)已在某油嘴油泵廠投入使用，實(shí)踐表明，該系統(tǒng)性能可靠，操作也很方便，給企業(yè)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
本文介紹了一種采用8031單片機(jī)控制系統(tǒng)的電火花機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并介紹了其設(shè)計(jì)思想、控制原理。
1.設(shè)計(jì)思想
根據(jù)油嘴加工工藝及加工工件的參數(shù)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電極移動(dòng)，要準(zhǔn)確地自動(dòng)實(shí)時(shí)采樣，，改變步進(jìn)電機(jī)的工作頻率，以控制步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給量，為了符合油嘴的座面要求，在加工過(guò)程中，根據(jù)試驗(yàn)得到的耗損比值，利用查表法編程方法來(lái)對(duì)電極進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，這是控制砂輪電機(jī)完成的。根據(jù)不同的粗坯工件的加工深度，采取相應(yīng)的頻率以及控制運(yùn)行的步數(shù)。其工序順序控制邏輯包括：
?。?）快速趨進(jìn)：為了提高工作效率，在工件安裝好后，步進(jìn)電機(jī)必須快速趨進(jìn)被加工工件的表面。
?。?）快速退回：當(dāng)加工完預(yù)置的加工量后，步進(jìn)電機(jī)必須退回到初始位置。
?。?）粗磨：對(duì)于加工尺寸大的毛坯，為了提高工作效率，可選擇單獨(dú)進(jìn)行粗加工，粗加工時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以粗磨速度進(jìn)給，同時(shí)通過(guò)改變放電電壓，切換放電電容，控制放電火花，放電快，提高加工速度。
?。?）精磨：當(dāng)加工尺寸較小，為了保證座面的角度和光潔度，采用精磨的方式，精磨時(shí)，放電火花小，加工電壓低，這也是通過(guò)軟件控制繼電器切換加工電壓和放電電容實(shí)現(xiàn)。
?。?）粗精磨：本系統(tǒng)可進(jìn)行粗精磨加工一次完成。在開(kāi)始加工時(shí)采用粗磨，當(dāng)加工到一定范圍以內(nèi)（如3絲），系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為加工，這樣既提高了加工速度，又保證了精度和光潔度。系統(tǒng)在兩種加工方式下能控制火花放電量。
我們選用三相拍步進(jìn)電機(jī)（45BF3）作為電極的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件。被控制的步進(jìn)電機(jī)有正轉(zhuǎn)（進(jìn)刀）、反轉(zhuǎn)（退刀）和停轉(zhuǎn)三種基本工作方式，正反轉(zhuǎn)又各有不同的運(yùn)行頻率（即進(jìn)刀或退刀速度）要求，進(jìn)刀、退刀速度是根據(jù)軟件進(jìn)行調(diào)整的。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)三相繞組按A→AB→B→BC→C→CA→A的順序得電，就可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)，反之，若按A→AC→C→BC→B→AB→A的順序得電，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，若輸出狀態(tài)始終保持不變，電機(jī)也就停止了運(yùn)行，利用8031的P1口的P1．0、P1．1、P1．2控制電機(jī)的三相繞組，達(dá)到控制其運(yùn)行方式。
在加工過(guò)程中，同時(shí)要控制加工電壓、切換放電電容，當(dāng)修復(fù)加工電極時(shí)，要切換工件、電機(jī)的電壓。這些都是軟件來(lái)控制各個(gè)繼電器按一定的時(shí)序的開(kāi)、閉實(shí)現(xiàn)。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)硬件由四個(gè)部分組成，即由8031單片機(jī)、2764EPROM以及74LS373組成的基本系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路和顯示與鍵盤(pán)掃描電路。這里主要介紹基本系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電路。
2．1基本系統(tǒng)
系統(tǒng)設(shè)立了5位顯示器和7個(gè)按鍵，顯示器分別顯示加工的模式狀態(tài)、設(shè)置值、加工剩余量，七個(gè)按鍵分別為：?jiǎn)?dòng)、復(fù)位、暫停、十位置數(shù)位、個(gè)位置數(shù)位、置數(shù)功能鍵、加工模式選擇，當(dāng)置數(shù)按鍵起作用后，可給十位和個(gè)數(shù)置數(shù)，加工模式選擇可選擇粗磨、粗精磨加工方式。在軟件中將1～99絲的加工量根據(jù)一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)存入一個(gè)表中，在加工時(shí)根據(jù)不同的加工量取相應(yīng)的表中的數(shù)據(jù)即可。
用串行輸入、并行輸出移位寄存器74LSl64連接LED顯示器與鍵盤(pán)。
2．2驅(qū)動(dòng)電路
程序控制8031P1口輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)74LS07驅(qū)動(dòng)器使步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，考慮到本系統(tǒng)在加工過(guò)程中高低頻輻射及現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)波動(dòng)引起的干擾，因此采用光電隔離，如圖2所示。
當(dāng)P1．0輸出為高電平，則74LS07第1腳輸出為低電平，此時(shí)光耦二極管導(dǎo)通，發(fā)光三極管也即導(dǎo)通，三極管T也導(dǎo)通，使繞組受到24V的激勵(lì)，反之則光隔離，繞組不受電壓激勵(lì)。二極管D1起保護(hù)作用發(fā)光二極管D2指示電機(jī)的每相的工作狀態(tài)，也為維修帶來(lái)方便，同樣可用程序控制P1口其它位輸出。74LS373也可以作為繼電器的控制或?yàn)橐院髷U(kuò)展控制作用。
蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司主營(yíng)產(chǎn)品有：線切割機(jī)床，電火花成型機(jī)，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機(jī)，取斷絲錐機(jī)。 |
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