单片机控制系统在电火花机床上的应用

魔神

    

　　摘 要：介绍了一种采用8031单片机控制系统的电火花机床数控系统的软硬件设计，并介绍了其设计思想、控制原理及软件框图。

　　关键词：单片机；硬件；软件；电火花

　　1引言

　　目前在油泵油嘴行业中，传统的油嘴加工，多数依靠个人技能所决定的手工操作，产品质量不稳定，生产效率低，劳动强度大，废品率高。

　　本系统是对一种电火花机床设计的，采用负极放电方式即采用黄铜对工件的放电达到加工目的。通过试验得到黄铜对工件的耗损比值，用程序控制所需要的加工深度，加工出来的油嘴座面完全符合要求，提高了加工速度，保证了加工精度，完全取代了传统的风磨加工。

　　2.1设计思想

　　根据油嘴加工工艺及加工工件的参数，由步进电机驱动电极移动，要准确地自动实时采样，，改变步进电机的工作频率，以控制步进电机的进给量，为了符合油嘴的座面要求，在加工过程中，根据试验得到的耗损比值，利用查表法编程方法来对电极进行实时修正，这是控制砂轮电机完成的。根据不同的粗坯工件的加工深度，采取相应的频率以及控制运行的步数。其工序顺序控制逻辑包括：

　　(1)快速趋进：为了提高工作效率，在工件安装好后，步进电机必须快速趋进被加工工件的表面。

　　(2)快速退回：当加工完预置的加工量后，步进电机必须退回到初始位置。

　　(3)粗磨：对于加工尺寸大的毛坯，为了提高工作效率，可选择单独进行粗加工，粗加工时，步进电机以粗磨速度进给，同时通过改变放电电压，切换放电电容，控制放电火花，放电快，提高加工速度。

　　(4)精磨：当加工尺寸较小，为了保证座面的角度和光洁度，采用精磨的方式，精磨时，放电火花小，加工电压低，这也是通过软件控制继电器切换加工电压和放电电容实现。

　　(5)粗精磨：本系统可进行粗精磨加工一次完成。在开始加工时采用粗磨，当加工到一定范围以内(如3丝)，系统自动转换为加工，这样既提高了加工速度，又保证了精度和光洁度。系统在两种加工方式下能控制火花放电量。

　　我们选用三相拍步进电机(45BF3)作为电极的进给驱动部件。被控制的步进电机有正转(进刀)、反转(退刀)和停转三种基本工作方式，正反转又各有不同的运行频率(即进刀或退刀速度)要求，进刀、退刀速度是根据软件进行调整的。当步进电机三相绕组按A→AB→B→BC→C→CA→A的顺序得电，就可实现正转，反之，若按A→AC→C→BC→B→AB→A的顺序得电，就可实现反转，若输出状态始终保持不变，电机也就停止了运行，利用8031的P1口的P1.0、P1.1、P1

　　2.2控制电机的三相绕组，达到控制其运行方式。

　　在加工过程中，同时要控制加工电压、切换放电电容，当修复加工电极时，要切换工件、电机的电压。这些都是软件来控制各个继电器按一定的时序的开、闭实现。

　　2.3系统硬件设计

　　本系统硬件由四个部分组成，即由8031单片机、2764EPROM以及74LS373组成的基本系统，驱动电路、采样电路和显示与键盘扫描电路。这里主要介绍基本系统及驱动电路。

　　3基本系统

　　系统设立了5位显示器和7个按键，显示器分别显示加工的模式状态、设置值、加工剩余量，七个按键分别为：启动、复位、暂停、十位置数位、个位置数位、置数功能键、加工模式选择，当置数按键起作用后，可给十位和个数置数，加工模式选择可选择粗磨、粗精磨加工方式。在软件中将1～99丝的加工量根据一定的转换关系转换成相应的数据存入一个表中，在加工时根据不同的加工量取相应的表中的数据即可。【MechNet】