[發明專利]一種電子束加工機床運動系統

在審

• 申請號: 201610746780.3
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN107790864A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 陶崇立
• 申請（專利權）人: 陶崇立
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;H02P8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種電子束加工機床運動系統，適用于機械領域。

背景技術

電子束加工具有效率高、加工零件表面應力低等特點，能完成狹縫、深槽等普通工藝難完成的加工。而且電子束能量密度高，金屬基體加熱和冷卻速度快，材料表面的物理和化學變化明顯，能夠顯著提高材料表層硬度，改善其耐磨和耐腐蝕性能。同時電子束加工引起金屬材料表層重熔流動，起到拋光的作用，使零件表面形貌和摩擦性能得到提高。

目前對電子束加工的原理以及材料表面改性的基礎性研究較多，而對電子束加工的運動系統設計及控制研究不夠。電子束加工量的大小一般是由電規準確定，加工過程不存在Z向進給，一般要求工作臺帶動加工件做X和Y向的二維運動，但由于其需要在真空環境下工作，因此運動精度和普通機床不同。

發明內容

本發明提出了一種電子束加工機床運動系統，采用了PLC控制，利用PC及控制單片機驅動步進電機、利用滾珠絲杠的系統能夠滿足電子束加工機床的需要。

本發明所采用的技術方案是。

所述運動系統由單片機、信號控制開關、直流電源及步進電機構成，并與PC機相連。采用Windows平臺下利用Visual C++提供的串口通信控件與單片機的通信來產生四相信號，PC機主要完成人機交互、顯示等非實時性任務，單片機接收主機發出的指令并通過運動控制卡驅動電機。

所述控制系統的硬件系統采用PC機和單片機構成主從式二級控制總體結構，上位機采用通用PC機，完成加工參數的設置、加工工藝的選擇等任務，而下位機利用AT89S52單片機系統完成位移進給驅動控制，并從外部獲取加工狀態等反饋信息，上下位機間以中斷方式進行串口通信。

所述系統為每個通信設備開辟了輸入輸出緩沖區，數據進出由系統后臺完成，應用程序完成對輸入輸出緩沖區操作。

本發明的有益效果是：該系統采用了PLC控制，利用PC及控制單片機驅動步進電機、利用滾珠絲杠的系統能夠滿足電子束加工機床的需要。完成了基于通用PC機控制系統的硬件系統建立，利用Visual C++的MSComm控件進行串口通信并完成電子束加工機構控制系統的編寫，結果顯示可以較好地對步進電機和運動系統進行控制。

附圖說明

圖1是本發明的電子束加工工藝流程圖。

圖2是本發明的電子束加工工作臺框圖。

圖3是本發明的步進電機驅動圖。

圖4是本發明的硬件系統結構圖。

圖5是本發明的串行通信的基本原理。

圖中：1. 傳力桿；2. 滾珠絲杠；3. 滾珠螺母；4. 聯動塊；5. 聯軸器；6. 電機座；7. 步進電機；8. 固定板；9. 底座。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，當加工任務到達，由控制系統發出指令，電子槍產生電子束，經電磁線圈匯聚后對工件進行照射，當達到工藝需要的要求后，控制系統指揮工作臺進行移動及誤差補償。

如圖2，電子束加工運動系統分為X和Y方向的運動，單個方向結構相同，步進電機通過聯軸器直連滾珠絲杠，滾珠絲杠通過與之連接的滾珠螺母形成傳動副將旋轉轉化為直線運動，滾珠螺母通過聯動塊帶動傳力桿經過密封裝置伸進真空室內部，拖動工作臺運動。

如圖3，運動系統由單片機、信號控制開關、直流電源及步進電機構成，并與PC機相連。采用Windows平臺下利用Visual C++提供的串口通信控件與單片機的通信來產生四相信號，PC機主要完成人機交互、顯示等非實時性任務，單片機接收主機發出的指令并通過運動控制卡驅動電機。

如圖4，控制系統的硬件系統采用PC機和單片機構成主從式二級控制總體結構，上位機采用通用PC機，完成加工參數的設置、加工工藝的選擇等任務，而下位機利用AT89S52單片機系統完成位移進給驅動控制，并從外部獲取加工狀態等反饋信息，上下位機間以中斷方式進行串口通信。

如圖5，串行通信系統為每個通信設備開辟了輸入輸出緩沖區，數據進出由系統后臺完成，應用程序完成對輸入輸出緩沖區操作。實際接收數據的過程為：每接收一個字符，系統產生一個低級硬件中斷，操作系統中的串行驅動程序就取得了控制權，并將接收到的字符放入輸入數據緩沖區，然后將控制權返還正在運行的控制程序。