CN204565364U - 基于单片机系统的微细电火花线切割控制器 - Google Patents

Abstract

一种基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，包括人机交互模块、电机控制模块和单片机系统模块三个单元，人机交互系统模块包括双排液晶显示器、矩阵式键盘、按键接口电路和显示接口电路；电机控制模块包括步进电机控制电路和直流电机控制电路；所述的单片机系统模块包括微控制单元、电源模块、串口通信电路和USB在线下载程序电路。本实用新型实现了独立控制微细电火花线切割装置的走线速度和电极丝张力，具有电路设计简单实用，便于操作和维护等特点，在配备专用的微细电火花线切割机械结构装置时，可形成一个微细电火花线切割系统，可通过接口安装于新开发的微细电火花机床，使电火花成型机和微细电火花机床也具备微细电火花线切割的能力。

Description

基于单片机系统的微细电火花线切割控制器

技术领域

本实用新型涉及微细特种加工技术领域，具体为一种基于单片机系统的微细电火花线切割控制器。

背景技术

电火花线切割加工是一种利用火花放电所产生的热效应蚀除工件材料的加工方法，具有不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力的优点，现今已经广泛应用于航空、航天、汽车、电子、模具等行业。近年来，随着微型机械的发展和应用，对微小零件(如微齿轮、微小花键、微小连接件和微细轴等典型零件)需求的日益增加，微细电火花线切割加工由于其独特的加工优点得到迅速发展，并在微机械领域发挥了重要作用。

经检索发现，中国专利号为：200610028638.1，名称为：水平走丝的分体式微细电火花线切割装置，该专利公开了一种水平走丝的分体式微细电火花线切割装置，属于特种加工领域。其采用分体式结构，由张力控制装置、行丝装置和收丝装置三部分组成。张力控制装置置于工作液箱的左侧或右侧，行丝装置位于工作液箱之内，收丝装置位于工作液箱右侧或左侧，工件安装在主轴上，Z轴和Y轴联动利用水平方向的电极丝切割工件。丝嘴水平布置，采用水平走丝，能够有效解决现有电火花加工机床的缺点和不足，简化机床结构、实现机床的小型化；能够实现浸液和工作液喷淋两种加工方式。采用V型丝嘴，实现电极丝准确定位、减小电极丝抖动，提高加工精度和加工表面粗糙度。

但该专利及现有技术中的微细电火花线切割装置中未提及采用独立的电火花线切割走线速度和电极丝张力调节的控制器，存在以下不足，以至于：

1.没有解决独立控制走线速度和电极丝张力；

2.不能实现微细电火花线切割装置的扩展应用。

上述不足之处，制约着微细电火花线切割装置在电火花成型机床和微细电火花机床上的扩展应用。

发明内容

本实用新型针对上述现有微细电火花线切割装置所存在的不足，提供了一种基于单片机系统的微细电火花线切割控制器。当它配合微细电火花线切割机械机构装置使用时，可以安装在电火花成型机，也可通过接口安装于新开发的微细电火花机床，能实现控制器独立控制走线速度和电极丝张力，使电火花成型机和微细电火花机床也具备微细电火花线切割的能力，从而很好扩展现有电火花机床的在微细加工领域的运用。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，包括人机交互模块、电机控制模块和单片机系统模块三个单元，其特点在于：所述的人机交互系统模块包括双排液晶显示器、矩阵式键盘、按键接口电路和显示接口电路；

所述的电机控制模块包括步进电机控制电路和直流电机控制电路；

所述的单片机系统模块包括微控制单元、电源模块、串口通信电路和USB在线下载程序电路；

所述的按键接口电路、电源模块、步进电机控制电路、直流电机控制电路、显示接口电路串口通信电路和USB在线下载程序电路分别与所述的微控制单元相连。

串口通信电路和USB在线下载程序电路用于微控制单元与PC机的通信，电源模块用于给整个控制器提供电源。

通过所述的矩阵式键盘输入控制量，经按键接口电路传输到微控制单元，由微控制单元产生脉冲信号和脉宽调制信号，所述的步进电机控制电路接收微控制单元发出的脉冲信号，控制步进电机驱动运丝筒旋转，所述的直流电机控制电路接收微控制单元发出的脉宽调制信号，控制直流电机提供反向力矩，同时，微控制单元经显示接口电路由双排液晶显示器显示控制信息。

所述的液晶显示器采用的是LCD1602双行液晶显示器，矩阵式键盘采用的是4×4行列式键盘，按键接口电路和显示接口电路连接到微控制单元；所述的步进电机控制电路采用SH-215B步进电机驱动器，直流电机控制电路采用TA7257P直流电动机控制芯片；所述的微控制单元采用AT89C52单片机芯片，串口通信电路基于MAX232芯片搭建，USB在线下载程序电路基于USB-ISP搭建，电源模块包括直流开关电源和电源滤波两部分。

进一步地，液晶显示器作为控制器人机交互的输出界面，矩阵式键盘作为控制器人机交互的输入器件；步进电机控制电路用于控制微细电火花线切割装置的运丝电机，直流电机控制电路用于控制直流电机，直流电机提供反向力矩保持电极丝张力。

进一步地，通过矩阵式键盘输入控制量，传输到微控制单元，由微控制单元产生脉冲信号和PWM信号，分别输入给步进电机驱动器和直流电机驱动芯片，控制步进电机和直流电机，并通过双排液晶显示器显示当前的控制信息。从而使控制器在接收到输入指令时具备独立控制微细电火花线切割装置中走线速度和电极丝张力的功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.实现了独立控制微细电火花线切割装置的走线速度和电极丝张力；

2.当配合微细电火花线切割机械机构装置使用时，可以安装在电火花成型机，也可通过接口安装于新开发的微细电火花机床，能使电火花成型机和微细电火花机床也具备微细电火花线切割的能力，从而很好扩展现有电火花机床的在微细加工领域的运用。

附图说明

图1为基于单片机系统的微细电火花线切割控制器的电路模块示意图；

图2是基于单片机系统的微细电火花线切割控制器的人机交互界面设计图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1和图2所示分别为基于单片机系统的微细电火花线切割控制器电路原理图和人机交互界面设计图，总共包括人机交互模块、电机控制模块和单片机系统模块三个模块：人机交互模块包括双排液晶显示器9、矩阵式键盘10、按键接口电路1和显示接口电路5；矩阵式键盘接收输入指令，通过按键接口电路传输到微控制单元，由微控制单元对输入指令处理后再发出信号，通过显示接口传输到液晶显示器，显示当前控制信息。

电机控制模块包括步进电机控制电路3和直流电机控制电路4；步进电机控制电路接收微控制单元发出的脉冲信号，控制步进电机，步进电机驱动运丝筒旋转，直流电机控制电路接收微控制单元发出的脉宽调制信号，控制直流电机，直流电机通过提供反向力矩来保持电极丝张力。

单片机系统模块包括微控制单元7、电源模块2、串口通信电路6和USB在线下载程序电路8；微控制单元作为单片机系统的控制核心，完成接收指令、处理计算和发出指令等功能，串口通信电路和USB在线下载程序电路用于微控制单元与PC机的通信，电源模块用于给整个控制器提供电源。

本实用新型能独立的控制微细电火花线切割装置的走线速度和电极丝张力，具有电路设计简单实用，便于操作和维护等特点。在配备专用的微细电火花线切割机械结构装置时，可以形成一个微细电火花线切割系统(需外接脉冲加工电源)。因此可以安装在电火花成型机，也可通过接口安装于新开发的微细电火花机床，使电火花成型机和微细电火花机床也具备微细电火花线切割的能力，从而很好扩展现有电火花机床的在微细加工领域的运用。

实施例

本实用新型使用时：

(1)在矩阵式键盘上先按【速度】键，然后输入走丝速度值(例如，当需要50％走线速度时)，按【5】、【0】两个数字键，再按【确认】键，完成速度指令输入。由按键接口电路将输入指令传递到微控制单元，再由微控制单元对速度指令运算处理后，发出脉冲信号给步进电机控制模块，然后通过步进电机控制模块控制运丝电机的速度来实现走丝速度的设定。

(2)在矩阵式键盘上按【张力】键，然后输入张力大小速度(例如，当需要50％的电极丝张力大小时)，按【5】、【0】两个数字键，再按【确认】键，完成张力指令输入。由按键接口电路将输入指令传递到微控制单元，再由微控制单元对速度指令运算处理后，发出脉宽调制信号给直流电机控制模块，然后通过直流电机控制模块控制直流电机的反转力矩来实现张力大小的设定。

(3)在矩阵式键盘上按【启动】键，由按键接口电路将输入指令传递到微控制单元，再由微控制单元对指令处理后，发出指令到步进电机控制模块和直流电机控制模块，控制运丝电机和直流电机开始工作，使微细电火花线切割装置开始工作，同时微控制单元也发出信号给液晶显示器，在双行液晶显示器上显示当前的走丝速度和电极丝张力大小。当按【停止】键时，由按键接口电路将输入指令传递到微控制单元，再由微控制单元对指令处理后，发出停止指令到步进电机控制模块和直流电机控制模块，使微细电火花线切割装置停止工作。

(4)在矩阵式键盘上按【复位】键，由按键接口电路将输入指令传递到微控制单元，再由微控制单元对指令处理后，将在微控制单元的程序中恢复初始设定的走线速度和电极丝张力大小值。

本实用新型实现了独立控制微细电火花线切割装置的走线速度和电极丝张力，具有电路设计简单实用，便于操作和维护等特点。在配备专用的微细电火花线切割机械结构装置时，可以形成一个微细电火花线切割系统(需外接脉冲加工电源)。因此可以安装在电火花成型机，也可通过接口安装于新开发的微细电火花机床，使电火花成型机和微细电火花机床也具备微细电火花线切割的能力，从而很好扩展现有电火花机床的在微细加工领域的运用。

Claims (9)

1.一种基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，包括人机交互模块、电机控制模块和单片机系统模块三个单元，其特征在于：

所述的人机交互系统模块包括双排液晶显示器(9)、矩阵式键盘(10)、按键接口电路(1)和显示接口电路(5)；

所述的电机控制模块包括步进电机控制电路(3)和直流电机控制电路(4)；

所述的单片机系统模块包括微控制单元(7)、电源模块(2)、串口通信电路(6)和USB在线下载程序电路(8)；

所述的按键接口电路(1)、电源模块(2)、步进电机控制电路(3)、直流电机控制电路(4)、显示接口电路(5)串口通信电路(6)和USB在线下载程序电路(8)分别与所述的微控制单元(7)相连。

2.根据权利要求1所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，通过所述的矩阵式键盘输入控制量，经按键接口电路传输到微控制单元，由微控制单元产生脉冲信号和脉宽调制信号，所述的步进电机控制电路接收微控制单元发出的脉冲信号，控制步进电机驱动运丝筒旋转，所述的直流电机控制电路接收微控制单元发出的脉宽调制信号，控制直流电机提供反向力矩，同时，微控制单元经显示接口电路由双排液晶显示器显示控制信息。

3.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的液晶显示器采用的是LCD1602双行液晶显示器。

4.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的矩阵键盘采用的是4×4行列式键盘。

5.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的步进电机控制电路采用SH-215B步进电机驱动器，所述的直流电机控制电路采用TA7257P直流电动机控制芯片。

6.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的微控制单元采用AT89C52单片机芯片。

7.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的串口通信电路基于MAX232芯片搭建。

8.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的USB在线下载程序电路基于USB-ISP搭建。

9.根据权利要求1或2所述的基于单片机系统的微细电火花线切割控制器，其特征在于，所述的电源模块(2)包括直流开关电源和电源滤波两部分。