一种电火花穿孔机旋转头调速装置及方法与流程

本发明涉及电火花加工领域，具体涉及一种电火花穿孔机旋转头调速装置及方法。

背景技术：

在采用管状工具电极高压冲液的电火花穿孔加工中，较大幅值的管状工具电极随机振动将导致加工中与侧壁短路和二次放电，降低了小孔加工精度和加工效率。旋转头转速是影响管状工具电极振动的重要因素，同一旋转头转速下，不同直径管状工具电极所产生的随机振动幅值大小也不同，管状工具电极直径越大随机振动振幅越小，管状工具电极直径越小随机振动振幅越大。在加工孔径精度要求较高的场合下，进行穿孔加工需要合理选择旋转头转速，从而降低工具电极随机振动振幅，提高加工精度。但是目前市场上绝大多数电火花穿孔机旋转头工作于恒转速条件下，无法进行旋转头转速的调整。专利号“200810013487.1”，专利名称为“一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法”的发明专利，公开了一种通过对穿孔机采用低速咬入高速轧制的速度控制方式轧制毛管,利用plc控制程序设定咬入速度、最高速度和最低速度，从而保证轧制的毛管前端壁厚均匀，轧制效率高，有效地提高了钢管成材率和产量。但是该发明中对实现该功能的控制程序及电路未做说明。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电火花穿孔机旋转头调速装置及方法，实现对旋转头转速的调整。

本发明的技术方案是：

一种电火花穿孔机旋转头调速装置，该装置包括转速设置及电路启动模块、主控制器、低压无阻恒流驱动电路模块、步进电机、电流检测反馈电路模块；

转速设置及电路启动模块向所述主控制器输入控制信号，主控制器同时接收电流检测反馈电路的电流反馈输入信号，主控制器将两组信号调制后输入到所述低压无阻恒流驱动电路模块，低压无阻恒流驱动电路模块驱动所述步进电机旋转。

进一步的技术方案，转速设置及电路启动模块包括拨码开关sw1、光耦go1~go3、光耦输入限流电阻r9~r11、光耦输出限流电阻r15~r17，拨码开关sw1左侧端口1~3与+12v直流电源相连；右侧端口4与电阻r11相连并串联光耦go3输入侧二极管后接gnd端，光耦go3输出侧三极管一端与+3.3v相连，另一端与r17串联后接gnd1端；右侧端口5与电阻r10相连并串联光耦go2输入侧二极管后接gnd端，光耦go2输出侧三极管一端与+3.3v相连，另一端与r16串联后接gnd1端；右侧端口6与电阻r9相连并串联光耦go1输入侧二极管后接gnd端，光耦go1输出侧三极管一端与+3.3v相连，另一端与r15串联后接gnd1端。

进一步的技术方案，低压无阻恒流驱动电路模块包括光耦ic2、光耦ic2输入限流电阻r1、场效应管q1、场效应管q1输入匹配电阻r5、钳位二极管d1、去耦电容c1，光耦ic2的8脚与+12v相连，光耦ic2的2脚经输入限流电阻r1接+3.3v,光耦ic2的5脚接gnd端，光耦ic2的8脚与5脚之间并联去耦电容c1，光耦ic2的6脚经输入匹配电阻r5与场效应管q1栅极连接，场效应管q1的栅极与源极之间并联有钳位二极管d1，场效应管q1的源极接gnd端。

进一步的技术方案，电流检测反馈电路模块包括步进电机绕组l1、二极管d2、光耦u1、光耦u1输入限流电阻r2、电流采样电阻r3、光耦u1输出上拉电阻r4，所述步进电机绕组l1、二极管d2的一端分别连接+12v,另一端与输入限流电阻r2、电流采样电阻r3相交一点，光耦u1的1脚与输入限流电阻r2相连，光耦u1的2脚、电流采样电阻r3与低压无阻恒流驱动电路模块的场效应管q1漏极连接于ma0点，光耦的3脚接gnd1，反馈输出上拉电阻r4另一端与+3.3v直流电源相连接。

一种采用电火花穿孔机旋转头调速装置进行调速的方法，包含以下步骤：

（1）、转速设置及电路启动模块将控制信号输入给可编程的主控制器，主控制器依据输入的控制信号输出频率可调的步进电机驱动环分信号；

（2）、电流检测反馈电路模块检测到步进电机每相绕组电流达到设定的阀值后，对主控制器提供反馈输入信号，主控制器接收到反馈输入信号后对环分信号进行调制，然后输出给低压无阻恒流驱动电路模块，低压无阻恒流驱动电路模块驱动步进电机旋转。

本发明的有益效果：

1、本发明采用低压无阻恒流步进电机驱动旋转头，能够在获得较高转速的同时，获得较大的力矩，低压无阻回路进一步降低了电源的能耗。

2、本发明实现了电火花穿孔机旋转头转速的调整，进行穿孔加工时可以依据工具电极直径选择与之相匹配的旋转头转速，进而达到影响和控制工具电极振幅、提高小孔加工精度和加工效率的目的。

附图说明

图1为本发明电火花穿孔机旋转头调速装置组成示意图；

图2为图1中转速设置及电路启动模块电路图；

图3为图1中主控制器电路图；

图4为图1中低压无阻恒流驱动电路模块电路图；

图5为图1中电流检测反馈电路模块电路图。

具体实施方式

下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。

如图1-5所示，图1为本发明电火花穿孔机旋转头调速装置组成示意图；包括转速设置及电路启动模块、主控制器、低压无阻恒流驱动模块、步进电机、电流检测反馈模块；

图2为本发明转速设置及电路启动模块电路图；它主要由拨码开关sw1、光耦go1~go3、光耦输入限流电阻r9~r11、光耦输出限流电阻r15~r17组成。电路ⅰ、ⅱ用于设置旋转头转速档位；电路ⅲ产生启动信号，启动整个电路工作。其中电路ⅰ工作原理为：拨码开关sw1左侧端口1~3与+12v直流电源相连。右侧端口4~6分别与电阻r9~r11相连。当拨码开关sw1的1，6管脚接通后，电流流经电阻r9、光耦go1输入侧二极管后回到gnd端，光耦go1输入侧导通。同时光耦输出侧导通，电流流经r15后回到gnd1端，信号s1’由低电平变为高电平。

电路ⅰ、ⅱ、ⅲ组成及工作原理相同。

图3为本发明主控制器电路图；它可以是复杂可编程逻辑器件，也可以是现场可编程门阵列器件。其作用在于依据输入信号s1'、s2'、work'输出频率可调的步进电机环分控制信号clk1'~clk3'。同时接收电流反馈检测模块的电流反馈输入信号clk1~clk3，主控制器再将这两组信号进行脉宽调制后通过clk1'~clk3'输出。

图4为本发明低压无阻恒流驱动模块电路图；它主要由光耦ic2、光耦ic2输入限流电阻r1、场效应管q1、场效应管q1输入匹配电阻r5、钳位二极管d1、去耦电容c1组成。主控制器将脉宽调制后的脉冲信号clk1'输入到光电耦合器ic2的3脚，经隔离后，由6脚经输入匹配电阻r5输出到场效应管q1栅极，场效应管q1漏极和源极导通；电流流过步进电机a相绕组l1、电流采样电阻r3、场效应管q1漏极和源极后回到gnd地。

图5为本发明的电流检测反馈模块电路图；它主要由步进电机绕组l1、光耦u1、光耦u1输入限流电阻r2、电流采样电阻r3、光耦u1输出上拉电阻r4组成。光耦u1的2脚、电流采样电阻r3与低压无阻恒流驱动模块的场效应管q1漏极连接于ma0点，光耦的3脚接gnd1。反馈输出上拉电阻r4另一端与+3.3v直流电源相连接。当电流采样电阻r3两端的电压差值高于光耦u1导通所需阀值电压后，光耦u1的4脚输出信号clk1为低电平，信号clk1输入给主控制器。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。