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| 電火花機床之單片機控制系統應用解析 |
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點擊次數：3291 更新時間：2011-03-23 |
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電火花機床之單片機控制系統應用解析
在油泵油嘴行業中，傳統的油嘴加工，多數依靠個人技能所決定的手工操作，產品質量不穩定，生產效率低，勞動強度大，廢品率高。
本系統是對一種電火花機床設計的，采用負極放電方式即采用黃銅對工件的放電達到加工目的。通過試驗得到黃銅對工件的耗損比值，用程序控制所需要的加工深度，加工出來的油嘴座面*符合要求，提高了加工速度，保證了加工精度，*取代了傳統的風磨加工。
目前本系統已在某油嘴油泵廠投入使用，實踐表明，該系統性能可靠，操作也很方便，給企業帶來了明顯的經濟效益。
本文介紹了一種采用8031單片機控制系統的電火花機床數控系統的軟硬件設計，并介紹了其設計思想、控制原理。
1.設計思想
根據油嘴加工工藝及加工工件的參數，由步進電機驅動電極移動，要準確地自動實時采樣，，改變步進電機的工作頻率，以控制步進電機的進給量，為了符合油嘴的座面要求，在加工過程中，根據試驗得到的耗損比值，利用查表法編程方法來對電極進行實時修正，這是控制砂輪電機完成的。根據不同的粗坯工件的加工深度，采取相應的頻率以及控制運行的步數。其工序順序控制邏輯包括：
（1）快速趨進：為了提高工作效率，在工件安裝好后，步進電機必須快速趨進被加工工件的表面。
（2）快速退回：當加工完預置的加工量后，步進電機必須退回到初始位置。
（3）粗磨：對于加工尺寸大的毛坯，為了提高工作效率，可選擇單獨進行粗加工，粗加工時，步進電機以粗磨速度進給，同時通過改變放電電壓，切換放電電容，控制放電火花，放電快，提高加工速度。
（4）精磨：當加工尺寸較小，為了保證座面的角度和光潔度，采用精磨的方式，精磨時，放電火花小，加工電壓低，這也是通過軟件控制繼電器切換加工電壓和放電電容實現。
（5）粗精磨：本系統可進行粗精磨加工一次完成。在開始加工時采用粗磨，當加工到一定范圍以內（如3絲），系統自動轉換為加工，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電機（45BF3）作為電極的進給驅動部件。被控制的步進電機有正轉（進刀）、反轉（退刀）和停轉三種基本工作方式，正反轉又各有不同的運行頻率（即進刀或退刀速度）要求，進刀、退刀速度是根據軟件進行調整的。當步進電機三相繞組按A→AB→B→BC→C→CA→A的順序得電，就可實現正轉，反之，若按A→AC→C→BC→B→AB→A的順序得電，就可實現反轉，若輸出狀態始終保持不變，電機也就停止了運行，利用8031的P1口的P1．0、P1．1、P1．2控制電機的三相繞組，達到控制其運行方式。
在加工過程中，同時要控制加工電壓、切換放電電容，當修復加工電極時，要切換工件、電機的電壓。這些都是軟件來控制各個繼電器按一定的時序的開、閉實現。
2.系統硬件設計
本系統硬件由四個部分組成，即由8031單片機、2764EPROM以及74LS373組成的基本系統，驅動電路、采樣電路和顯示與鍵盤掃描電路。這里主要介紹基本系統及驅動電路。
2．1基本系統
系統設立了5位顯示器和7個按鍵，顯示器分別顯示加工的模式狀態、設置值、加工剩余量，七個按鍵分別為：啟動、復位、暫停、十位置數位、個位置數位、置數功能鍵、加工模式選擇，當置數按鍵起作用后，可給十位和個數置數，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絲的加工量根據一定的轉換關系轉換成相應的數據存入一個表中，在加工時根據不同的加工量取相應的表中的數據即可。
用串行輸入、并行輸出移位寄存器74LSl64連接LED顯示器與鍵盤。
2．2驅動電路
程序控制8031P1口輸出數據，通過74LS07驅動器使步進電機正、反轉，考慮到本系統在加工過程中高低頻輻射及現場電網波動引起的干擾，因此采用光電隔離，如圖2所示。
當P1．0輸出為高電平，則74LS07第1腳輸出為低電平，此時光耦二極管導通，發光三極管也即導通，三極管T也導通，使繞組受到24V的激勵，反之則光隔離，繞組不受電壓激勵。二極管D1起保護作用發光二極管D2指示電機的每相的工作狀態，也為維修帶來方便，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為以后擴展控制作用。
蘇州中航長風數控科技有限公司主營產品有：線切割機床，電火花成型機，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機，取斷絲錐機。 |
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