電火花機床之單片機控制系統(tǒng)應用解析
在油泵油嘴行業(yè)中,傳統(tǒng)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(wěn)定,生產效率低,勞動強度大,廢品率高。
本系統(tǒng)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(tǒng)的風磨加工。
目前本系統(tǒng)已在某油嘴油泵廠投入使用,實踐表明,該系統(tǒng)性能可靠,操作也很方便,給企業(yè)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(tǒng)的電火花機床數控系統(tǒng)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(xiàn)。
(5)粗精磨:本系統(tǒng)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(tǒng)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(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(xiàn)正轉,反之,若按a→ac→c→bc→b→ab→a的順序得電,就可實現(xiàn)反轉,若輸出狀態(tài)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(xiàn)。
2.系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)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(tǒng),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(tǒng)及驅動電路。
2.1基本系統(tǒng)
系統(tǒng)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(tài)、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(tǒng)在加工過程中高低頻輻射及現(xiàn)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(fā)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(fā)光二極管d2指示電機的每相的工作狀態(tài),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。
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