一种电子束加工机床运动系统技术方案

一种电子束加工机床运动系统，由单片机、信号控制开关、直流电源及步进电机构成，并与PC机相连。该系统采用了PLC控制，利用PC及控制单片机驱动步进电机、利用滚珠丝杠的系统能够满足电子束加工机床的需要。完成了基于通用PC机控制系统的硬件系统建立，利用Visual C++的MSComm控件进行串口通信并完成电子束加工机构控制系统的编写，结果显示可以较好地对步进电机和运动系统进行控制。

An electronic beam machining machine tool motion system

【技术实现步骤摘要】
一种电子束加工机床运动系统所属
本专利技术涉及一种电子束加工机床运动系统，适用于机械领域。
技术介绍
电子束加工具有效率高、加工零件表面应力低等特点，能完成狭缝、深槽等普通工艺难完成的加工。而且电子束能量密度高，金属基体加热和冷却速度快，材料表面的物理和化学变化明显，能够显著提高材料表层硬度，改善其耐磨和耐腐蚀性能。同时电子束加工引起金属材料表层重熔流动，起到抛光的作用，使零件表面形貌和摩擦性能得到提高。目前对电子束加工的原理以及材料表面改性的基础性研究较多，而对电子束加工的运动系统设计及控制研究不够。电子束加工量的大小一般是由电规准确定，加工过程不存在Z向进给，一般要求工作台带动加工件做X和Y向的二维运动，但由于其需要在真空环境下工作，因此运动精度和普通机床不同。
技术实现思路
本专利技术提出了一种电子束加工机床运动系统，采用了PLC控制，利用PC及控制单片机驱动步进电机、利用滚珠丝杠的系统能够满足电子束加工机床的需要。本专利技术所采用的技术方案是。所述运动系统由单片机、信号控制开关、直流电源及步进电机构成，并与PC机相连。采用Windows平台下利用VisualC++提供的串口通信控件与单片机的通信来产生四相信号，PC机主要完成人机交互、显示等非实时性任务，单片机接收主机发出的指令并通过运动控制卡驱动电机。所述控制系统的硬件系统采用PC机和单片机构成主从式二级控制总体结构，上位机采用通用PC机，完成加工参数的设置、加工工艺的选择等任务，而下位机利用AT89S52单片机系统完成位移进给驱动控制，并从外部获取加工状态等反馈信息，上下位机间以中断方式进行串口通信。所述系统为每个通信设备开辟了输入输出缓冲区，数据进出由系统后台完成，应用程序完成对输入输出缓冲区操作。本专利技术的有益效果是：该系统采用了PLC控制，利用PC及控制单片机驱动步进电机、利用滚珠丝杠的系统能够满足电子束加工机床的需要。完成了基于通用PC机控制系统的硬件系统建立，利用VisualC++的MSComm控件进行串口通信并完成电子束加工机构控制系统的编写，结果显示可以较好地对步进电机和运动系统进行控制。附图说明图1是本专利技术的电子束加工工艺流程图。图2是本专利技术的电子束加工工作台框图。图3是本专利技术的步进电机驱动图。图4是本专利技术的硬件系统结构图。图5是本专利技术的串行通信的基本原理。图中：1.传力杆；2.滚珠丝杠；3.滚珠螺母；4.联动块；5.联轴器；6.电机座；7.步进电机；8.固定板；9.底座。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，当加工任务到达，由控制系统发出指令，电子枪产生电子束，经电磁线圈汇聚后对工件进行照射，当达到工艺需要的要求后，控制系统指挥工作台进行移动及误差补偿。如图2，电子束加工运动系统分为X和Y方向的运动，单个方向结构相同，步进电机通过联轴器直连滚珠丝杠，滚珠丝杠通过与之连接的滚珠螺母形成传动副将旋转转化为直线运动，滚珠螺母通过联动块带动传力杆经过密封装置伸进真空室内部，拖动工作台运动。如图3，运动系统由单片机、信号控制开关、直流电源及步进电机构成，并与PC机相连。采用Windows平台下利用VisualC++提供的串口通信控件与单片机的通信来产生四相信号，PC机主要完成人机交互、显示等非实时性任务，单片机接收主机发出的指令并通过运动控制卡驱动电机。如图4，控制系统的硬件系统采用PC机和单片机构成主从式二级控制总体结构，上位机采用通用PC机，完成加工参数的设置、加工工艺的选择等任务，而下位机利用AT89S52单片机系统完成位移进给驱动控制，并从外部获取加工状态等反馈信息，上下位机间以中断方式进行串口通信。如图5，串行通信系统为每个通信设备开辟了输入输出缓冲区，数据进出由系统后台完成，应用程序完成对输入输出缓冲区操作。实际接收数据的过程为：每接收一个字符，系统产生一个低级硬件中断，操作系统中的串行驱动程序就取得了控制权，并将接收到的字符放入输入数据缓冲区，然后将控制权返还正在运行的控制程序。基于VisualC++设计的控制系统分为6个部分，即：串口参数、步进电机参数、丝杠参数、运动控制、加工轨迹。运动控制是对步进电机轴向运动、运动方向(正向运动还是反向运动)进行选择，要求电子束加工工作台运动的距离和此距离由已选定的丝杠速度运算出的时间等可视参数；加工轨迹是对步进电机进行多步控制时使用，此处主要用于工作台成梳状的运行方式选择。使用PC机通过串口驱动运动控制卡来驱动步进电机是较广泛的一种驱动方法。运用下位机作为步进电机的驱动控制部件，由单片机发出信号来驱动步进电机驱动器供给步进电机直流电源，设计选用AT89S52单片机芯片，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8kB在系统可编程Flash存储器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束加工机床运动系统，其特征是：所述运动系统由单片机、信号控制开关、直流电源及步进电机构成，并与PC机相连，采用Windows平台下利用Visual C++提供的串口通信控件与单片机的通信来产生四相信号，PC机主要完成人机交互、显示等非实时性任务，单片机接收主机发出的指令并通过运动控制卡驱动电机。

【技术特征摘要】
1.一种电子束加工机床运动系统，其特征是：所述运动系统由单片机、信号控制开关、直流电源及步进电机构成，并与PC机相连，采用Windows平台下利用VisualC++提供的串口通信控件与单片机的通信来产生四相信号，PC机主要完成人机交互、显示等非实时性任务，单片机接收主机发出的指令并通过运动控制卡驱动电机。2.根据权利要求1所述的一种电子束加工机床运动系统，其特征是：所述控制系统的硬件系统采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶崇立，
申请(专利权)人：陶崇立，
类型：发明
国别省市：辽宁,21