[發明專利]一種電火花小孔加工用步進電機驅動主軸伺服控制系統及方法

在審

• 申請號: 201910361193.6
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110120764A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 梅建恩
• 申請（專利權）人: 蘇州市寶瑪數控設備有限公司
• 主分類號: H02P8/00
• 分類號: H02P8/00;H02P8/20;H02P8/22;B23H1/00;B23H9/14;B23H11/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

本發明涉及一種電火花小孔加工用步進電機驅動主軸伺服控制系統及方法，它包括用于采集放電間隙電壓信號的采樣電路、PID調節電路、電壓給定電路、絕對值電路、鑒相電路、電壓比較電路、細分碼變換電路以及輸入端與所述細分碼變換電路的輸出端相連接的步進電機驅動器，采用調整步進電機細分數的方式，從而使主軸在手動操作模式時實現快速進給或回退，在伺服控制模式時能自動變換步進電機驅動細分數，實現小步當量進給、大步當量回退，滿足電火花小孔加工機不同工作狀態下對主軸運行的不同需求。

技術領域

本發明涉及機加工設備領域，特別涉及一種電火花小孔加工用步進電機驅動主軸伺服控制系統及方法。

背景技術

伺服主軸（Z軸）是電火花小孔加工機床的主要控制軸，其主要作用是實現加工過程中的伺服運動，其次是在人工操作下，帶動電極作定速的向上/向下運動，以便于電極的更換、裝夾以及加工過程中的電極位置調整等，其伺服性能以及定速運動速度對加工結果和操作的便利性具有直接影響。

目前，用于主軸驅動的執行部件通常采用交流伺服電機、直流伺服電機和步進電機，鑒于新型細分混合式步進電機的價格優勢、良好的運動特性以及控制電路的簡潔性，混合式細分步進電機在三軸數控以下的電火花小孔加工機床上的應用愈來愈普遍。

一般情況下，加工過程中，在滿足最大加工速度相對應的主軸伺服進給速度的情況下，要求伺服控制的步當量要盡量小，以實現放電間隙的微量調整，這樣才能使電極的伺服進給速度與工件的蝕除速度相匹配，維持放電加工的持續、穩定。

在手動操作以及一個孔加工結束后主軸需快速回退至上限位情況下，為了縮短空運行時間，要求主軸的上/下運動速度較快，以此提高機床的整體工作效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種能實現小步當量進給且大步當量回退的電火花小孔加工用步進電機驅動主軸伺服控制系統。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種電火花小孔加工機床用步進電機驅動主軸伺服控制系統，它包括放電加工開關、用于采集放電間隙電壓信號的采樣電路、輸入端與所述采樣電路輸出電壓信號的輸出端相連接的PID調節電路、輸出端與所述PID調節電路的電壓信號輸入端相連接的電壓給定電路、與所述PID調節電路的輸出端相連接的絕對值電路、輸入端與所述PID調節電路的輸出端相連接的鑒相電路、輸入端與所述絕對值電路輸出正電壓幅值信號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分碼變換電路以及輸入端與所述細分碼變換電路的輸出端相連接的步進電機驅動器，鑒相電路的輸出端分別與所述步進電機驅動器的輸入端以及細分碼變換電路的輸入端相連接，所述放電加工開關的信號輸出端與所述細分碼變換輸入端相連接,所述步進電機驅動器為混合式細分步進電機驅動器。

優化的，所述控制系統還包括手動操作開關、連接于所述PID調節電路與所述絕對值電路之間的選擇電路、多個輸入端分別與所述絕對值電路輸出正電壓幅值信號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關電路、輸出端與所述電子開關的輸入端相連接的手動主軸回升開關，所述電子開關電路的輸出端與所述步進電機驅動器的輸入端相連接，所述手動操作開關的輸出端分別與所述電子開關電路的輸入端以及選擇電路相連接，當手動操作開關未動作時，所述選擇電路使PID調節電路和絕對值電路接通，當手動操作開關動作時，所述選擇電路使手動開關和絕對值電路接通。

優化的，所述電子開關與所述步進電機驅動器之間還連接有用于對壓頻變換電路輸出的脈沖信號進行整形的整形電路。

本發明還提供了一種基于上述伺服控制系統的主軸頭進退控制方法，其包括以下步驟：

a. 采樣電路采集主軸頭上的電極與工件之間的放電間隙電壓信號并輸出至PID調節電路；