浅谈单片机在快走丝电火花线切割机床上的应用讲解.docx

浅谈单片机在快走丝电火花线切割机床上的应用 动力运行分厂 任显杰 摘要: 本文在总结实践和参考大量文献的基础上提出了利用往复循环走丝方法, 以降低高速快走丝电火花线切割机床加工工件的表面粗糙度值; 并用单片机实现了相应的控制, 完成了控制线路电路板设计和制作, 利用控制电路对现有线割机床进行了改造。实践表明, 该控制系统电路输出控制信号稳定; 从实际效果上看, 可显著提高工件表面质量。 关键词: 高速快走丝电火花线切割; 短循环; 单片机 一、引言 目前我国生产和使用的绝大多数线切割机床为高速快走丝电火花线切割机床, 从快速走丝电火花线切割机床(简称线切割机床) 的加工实践中发现, 在电参数和运丝速度不变的情况下, 缩短钼丝的长度, 使每一次循环时, 切割长度不超过钼丝的直径, 这样加工后工件表面不会出现竖直状条纹,加工精度和表面粗糙度明显变好。因此许多厂家相应地采取了很多方式对走丝过程进行循环控制, 如行程开关控制, 步进电机控制等, 但这些方法相应地增加了不少生产成本或设备改造成本。本文对机床的走丝方式进行了深入的研究, 为此提出了更经济更有效的高速快走丝线切割机床的短循环走丝控制方式。 二、短循环换向控制方法 对于线切割机床的正常加工, 开机后贮丝筒先正转, 同时向B 点移动(向前), 当挡块压下行程开关B 时, 贮丝筒反转并向A 点移动(向后), 其运动是在两行程开关A、B 之间循环的。如图1( a) 所示。在两行程开关A、B 之间, 增加一部分内循环,如图1( b) 所示: 开机后贮丝筒先正转并向前移动,运行一定距离后, 贮丝筒反转并向后移动。向前与向后移动的距离是不等的, 这样通过多次循环, 贮丝筒逐步移动到B 点。当挡块压下行程开关B 后,贮丝筒反转并采用同样的循环方式回到A 点, 为了方便, 我们把这一循环方式称为短循环。 图1 短循环原理图 三、短循环控制系统组成 线切割机床短循环换向控制系统的组成与现有线切割机床相类似, 其组成如图2 所示。换向控制系统的硬件部分, 主要包括AT89C2051 单片机、传感信号处理接口电路、输出接口、电路驱动模块等。在系统中, 开机后前向通道将运丝电机换向信号和键盘开关信号等一系列信息, 经过整形与变换后输给单片机进行处理和判断, 贮丝筒先正转并向前移动, 运行一定时间后, 由单片机发出控制信号;后向通道将计算机发出的各种控制信号, 通过输出接口送到相应的驱动模块或控制电路中, 去控制相应的固定继电器组执行机构, 从而使走丝电机带动贮丝筒停止、反转并向后移动。短循环换向功能主要是利用软件来实现。 图2 高速走丝线切割机床短循环走丝方式控制系统 四、换向控制系统的软件设计 系统主程序主要内容有系统初始化, 检查各I/O状态, 如有异常, 执行报警操作, 并显示其错误代码,供操作者参考, 然后转入等待接受键盘命令状态。采用两个外部中断, 在系统初始化时, 不对中断入口进行设置, 中断入口设置分别在正常加工程序和短循环加工程序进行。接受键盘命令后, 对其键值进行处理, 分析命令, 选择加工方法, 若命令无效, 转回等待接受键盘命令状态。由于正常加工和短循环加工是并联的选择项, 故本系统不会影响原有的正常加工功能。系统主程序工作流程如图3 所示。 图3 系统主程序流程图 4.1 短循环加工子程序结构 短循环加工程序流程图如图4 所示。在短循环加工子程序中, 系统进行INT1 中断入口设置, 再使电机正转, 贮丝筒向前( 向B) 移动。后继程序由两个选择项构成, 流程图的左侧部分完成贮丝筒向前( 如图4 中A 向B) 的短循环运动, 右侧部分完成贮丝筒向后(B 向A) 的短循环运动。两种加工方法的选择是以行程开关是否压下为条件的: 一开始加工时, 先运行左侧部分短循环程序, 工作台带动贮丝筒由A 向B 运动; 当工作台运行到终止位时, 行程开关B 被压下, 进行一系列信号转换和控制后, 右侧部分短循环程序开始运行, 带动工作台带动贮丝筒由B 向A 运动, 同样的, 当工作台运行到A 点终止位时, 行程开关A 被压下, 进行一系列信号转换的控制后, 左侧部分短循环再一次开始运行, 周而复始, 从而实现线切割的循环加工。在加工的过程中, 根据常用的贮丝筒转动速度, 合理设置运行的时间t1、t2, 以控制贮丝筒每次移动的距离, 向前移动, 使t1 大于t2, 用延时的长短来控制贮丝筒向前向后移动距离的不同, 实现短循环工作。 图4 短循环程序流程图 4.2 中断服务程序设计 在这一控制系统中, 主要用到INT0、INT1、T0、T1四个中断, 四个中断均设为高优先级中断。接到中断请求时都将中断当前操作而转入中断服务程序。短循环加工子程序所对应