[發(fā)明專利]一種電火花小孔加工用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸伺服控制系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910361193.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110120764A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅建恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H02P8/00
• 分類號(hào): H02P8/00;H02P8/20;H02P8/22;B23H1/00;B23H9/14;B23H11/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

1.一種電火花小孔加工機(jī)床用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸伺服控制系統(tǒng)，其特征在于：它包括放電加工開(kāi)關(guān)、用于采集放電間隙電壓信號(hào)的采樣電路、輸入端與所述采樣電路輸出電壓信號(hào)的輸出端相連接的PID調(diào)節(jié)電路、輸出端與所述PID調(diào)節(jié)電路的電壓信號(hào)輸入端相連接的電壓給定電路、與所述PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連接的絕對(duì)值電路、輸入端與所述PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連接的鑒相電路、輸入端與所述絕對(duì)值電路輸出正電壓幅值信號(hào)的輸出端相連接的電壓比較電路、輸出端與所述電壓比較電路的輸出端相連接的細(xì)分碼變換電路以及輸入端與所述細(xì)分碼變換電路的輸出端相連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，鑒相電路的輸出端分別與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端以及細(xì)分碼變換電路的輸入端相連接，所述放電加工開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端與所述細(xì)分碼變換輸入端相連接,所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為混合式細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花小孔加工機(jī)床用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸伺服控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)還包括手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)、連接于所述PID調(diào)節(jié)電路與所述絕對(duì)值電路之間的選擇電路、多個(gè)輸入端分別與所述絕對(duì)值電路輸出正電壓幅值信號(hào)的輸出端相連接的壓頻變換電路、輸入端與所述壓頻變換電路的輸出端相連接的電子開(kāi)關(guān)電路、輸出端與所述電子開(kāi)關(guān)的輸入端相連接的手動(dòng)主軸回升開(kāi)關(guān)，所述電子開(kāi)關(guān)電路的輸出端與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端相連接，所述手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)的輸出端分別與所述電子開(kāi)關(guān)電路的輸入端以及選擇電路相連接，當(dāng)手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)未動(dòng)作時(shí)，所述選擇電路使PID調(diào)節(jié)電路和絕對(duì)值電路接通，當(dāng)手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，所述選擇電路使手動(dòng)開(kāi)關(guān)和絕對(duì)值電路接通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花小孔加工機(jī)床用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸伺服控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電子開(kāi)關(guān)與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間還連接有用于對(duì)壓頻變換電路輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形的整形電路。

4.一種基于權(quán)利要求1～3所述的伺服控制系統(tǒng)的主軸頭進(jìn)退控制方法，其特征在于，其包括以下步驟：

a. 采樣電路采集電極與工件之間的電壓信號(hào)Up并輸出至PID調(diào)節(jié)電路；

b.PID調(diào)節(jié)電路對(duì)電壓Up以及電壓給定電路的給定電壓Ug進(jìn)行比較并得出差值ΔU，Up-Ug=ΔU，

當(dāng)ΔU≥0時(shí)，鑒相電路輸出高電平給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，要求步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，電極向下運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)放電加工，

當(dāng)ΔU<0，且∣ΔU∣≤n% Ug時(shí)，鑒相電路輸出低電平給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，主軸回退，電極向上運(yùn)動(dòng)；鑒相電路同時(shí)輸出開(kāi)放信號(hào)給細(xì)分碼變換電路；絕對(duì)值電路輸出的電壓信號(hào)不足以改變電壓比較電路的輸出電壓幅值，電壓比較電路的輸出為低電平，細(xì)分碼變換電路維持常態(tài)編碼輸出，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)細(xì)分?jǐn)?shù)、電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)和主軸步當(dāng)量都保持不變，主軸頭回退速度不變；

當(dāng)ΔU<0，且∣ΔU∣＞n% Ug時(shí)，鑒相電路輸出低電平給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，主軸回退，電極向上運(yùn)動(dòng)；鑒相電路同時(shí)輸出開(kāi)放信號(hào)給細(xì)分碼變換電路；絕對(duì)值電路輸出的電壓信號(hào)使電壓比較電路輸出為高電平，細(xì)分碼變換電路輸出的編碼變換，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)細(xì)分?jǐn)?shù)減小，電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)降低，主軸步當(dāng)量增大，主軸頭回退速度增大，

其中0＜n＜100。

5.一種基于權(quán)利要求2所述的伺服控制系統(tǒng)的主軸頭進(jìn)退控制方法，其特征在于，其包括以下步驟：

首先設(shè)定其中一個(gè)所述壓頻變換電路為默認(rèn)接入的壓頻變換電路，在默認(rèn)接入的壓頻變換電路工作時(shí)，主軸以較低的步進(jìn)脈沖頻率運(yùn)行，其他壓頻變換電路為脈沖頻率較高的壓頻變換電路；

當(dāng)機(jī)床處于正常放電加工時(shí)，主軸頭以較低的步進(jìn)脈沖頻率運(yùn)行，當(dāng)手動(dòng)操作主軸回退或進(jìn)給的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)時(shí)，手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)至電子開(kāi)關(guān)電路，電子開(kāi)關(guān)電路選擇接入與手動(dòng)操作主軸回退或進(jìn)給對(duì)應(yīng)的壓頻變換電路，在絕對(duì)值電路輸出同樣的電壓幅值情況下，步進(jìn)脈沖頻率提高至相應(yīng)的值，步進(jìn)電機(jī)以較高的速度回退或進(jìn)給。