一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，包括机械单元和电气驱控单元，机械单元包括两端固定有卧式轴支座的金属导轨，卧式轴支座外侧固定有导轨连接支架，金属导轨上可滑动套接有直线轴承，直线轴承上通过步进电机底座固定有步进电机和针电极，步进电机主轴通过联轴器连接有螺纹杆，金属导轨上相对两侧分别固定有针电极进给限位开关和针电极后退限位开关，针电极一侧的导轨连接支架上固定有待打孔工件，电气驱控单元包括放电主回路、针电极电机进退驱动回路、电压检测与脉冲控制回路和启停机控制回路。本装置采用控制晶闸管对电容充放电产生的脉冲驱动步进电机，并以晶闸管自保持特性实现对装置的自主控制，节能便携成本低。节能便携成本低。节能便携成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置


[0001]本专利技术涉及电火花打孔装置
，具体涉及一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置。

技术介绍

[0002]在模具加工行业，电火花打孔装置在金属工件微深孔加工方面被广泛应用，电火花打孔装置对金属工件进行加工时，电极与工件分别连接脉冲电源的两级，当金属针电极(加工电极)接近待打孔金属工件时，金属工件与针电极放电并产生电火花，其瞬时温度极高，可实现对金属工件局部材料的熔化或气化，从而实现对金属工件电腐蚀打孔的目的。
[0003]目前，最简单的电火花打孔装置为纯手动控制针电极进退，从而控制电容器充、放电的切换，达到针电极与待打孔工件间的放电打孔的目的。但由于电容器容量有限，每次放电产生的腐蚀量极小，导致纯手动控制打孔耗时费力。
[0004]当前还有基于电磁继电器自动控制型的电火花自动打孔装置。由于电磁继电器功耗相对较高，机械触点动作慢、且继电器触点有拉弧，因此基于电磁继电器型火花自动打孔控制装置本身功耗高、效率低、触点易拉弧损坏。
[0005]公布号为CN106670606A、公布日为2017.05.17的专利技术专利申请公开了一种基于单片机控制的电火花打孔机，在该技术中，以单片机和步进电机对电极进行控制，虽然可以实现对电火花打孔机的自动控制，但由于电火花打孔装置在工作过程中因电火花的产生而形成强烈的电磁干扰，影响单片机正常工作，甚至损坏单片机，导致打孔装置可靠性较低。并且单片机必须配套最小系统、引脚数量多、结构复杂、成本高。
>[0006]目前还有较为先进的大功率高频型电火花打孔机，其采用电力电子变流电路，频率和单脉冲能量都较高，因此其加工效率高。但其电气结构及控制系统复杂、成本高、体积大、重量大，微小型单位不一定经常使用，或者不一定有足够的资金或安放场地。

技术实现思路

[0007]针对现有电火花打孔机存在的技术问题，本专利技术提供一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，该电火花打孔装置利用晶闸管接收触发信号导通后，晶闸管电流降至晶闸管维持流之下才会关断的特点，设计了脉冲信号产生回路，利用该脉冲控制和驱动步进电机，实现电火花打孔装置的自动运行。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0009]一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，包括电火花打孔机机械单元和电气驱控单元，所述电火花打孔机机械单元包括平行布置的两根金属导轨，所述金属导轨的两端固定连接有卧式轴支座，所述卧式轴支座的外侧固定连接有导轨连接支架，所述金属导轨上可滑动套接有直线轴承，所述直线轴承上固定连接有步进电机底座，所述步进电机底座的外侧固定连接有步进电机，所述步进电机的主轴通过联轴器固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外端穿过导轨连接支架，所述螺纹杆上套接有与导轨连接支架固定连接
的螺母，所述步进电机底座背离步进电机的一侧固定连接有针电极，所述金属导轨上靠近针电极一侧固定有针电极进给限位开关，所述金属导轨上靠近步进电机一侧固定有针电极后退限位开关，所述针电极一侧的导轨连接支架上固定有待打孔工件；所述电气驱控单元包括放电主回路、针电极电机进退驱动回路、电压检测与脉冲控制回路、启停机控制回路；其中，
[0010]所述放电主回路用于将产生的直流电压通过限流保护后为储能电容充电，以此为所述针电极和待打孔工件之间的放电做准备；
[0011]所述启停机控制回路用于接受操作人员的启动、停机操作命令，从而控制打孔装置是启动还是停止打孔作业，并输出启停机命令给所述针电极电机进退驱动回路；
[0012]所述电压检测与脉冲控制回路用于通过三个可调电位器对储能电容的电压进行检测，即是等效检测针电极和待打孔工件两个电极电压的检测，以此判断两个电极是否处于短路、近距离断路、远距离断路的状态，并将判断结果以脉冲和方向指令信号输出给所述针电极电机进退驱动回路；
[0013]所述针电极电机进退驱动回路用于在开关电源的激励下，接收所述启停机控制回路的启停机指令，并结合所述电压检测与脉冲控制回路提供的脉冲和方向指令信号做出相应的动作，驱动步进电机旋转，在所述螺纹杆与直线轴承的配合下，带动所述针电极的尖端接近或者远离待打孔工件。
[0014]进一步，所述金属导轨为304不锈钢材质，所述卧式轴支座为铝合金材质。
[0015]进一步，所述放电主回路包括熔断器F1、降压变压器T、二极管D1～D4、电容C1～C5、储能电容C0、限流电阻R1以及机械单元中的针电极和待打孔工件，所述熔断器F1一端与外部220V单相交流电火线连接，另一端与所述降压变压器T原边的一端连接，所述降压变压器T原边的另一端与外部220V单相交流电零线连接，所述降压变压器T副边的一端与电容C0、电容C1、电容C5的一端及二极管D1正极和待打孔工件连接，所述电容C1～C4与二极管D1～D4共同组成四级串激整流电路，所述电容C1的另一端与二极管D2负极、二极管D3正极及电容C3的一端连接，所述二极管D2正极与电容C2和C4的一端及二极管D1阴极连接，所述电容C2的另一端与降压变压器T副边的另一端连接，所述电容C4的另一端与二极管D3负极及二极管D4正极连接，所述二极管D4阴极与电容C3的另一端及电容C5和限流电阻R1的一端连接，所述限流电阻R1的另一端与电容C0的另一端及针电极连接。
[0016]进一步，所述降压变压器T选择变比为220：12的工频电源变压器并采用扁平式设计。
[0017]进一步，所述针电极电机进退驱动回路包括开关电源DC
‑
15V、步进电机驱动器以及机械单元中的步进电机，所述开关电源DC
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15V高压侧一端连接至所述放电主回路中熔断器F1的出线侧，所述开关电源DC
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15V高压侧另一端与外部220V单相交流电零线相连，所述开关电源DC
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15V直流输出侧的V+与步进电机驱动器的DC+端子连接，所述开关电源DC
‑
15V直流输出侧的V
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与步进电机驱动器的DC
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端子连接并作为参考地，所述步进电机驱动器的A
‑
与A+、B
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与B+端子与步进电机的第一相A
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与A+、第二相B
‑
与B+端子对应连接，所述步进电机驱动器的使能负端E
‑
接参考地。
[0018]进一步，所述步进电机驱动器选用带有光隔离的步进电机驱动器。
[0019]进一步，所述电压检测与脉冲控制回路包括控制电源稳定和带电指示回路、脉冲
产生控制回路及三路电压检测回路；其中，
[0020]所述控制电源稳定和带电指示回路包括止逆二极管D0、电阻R3和发光二极管D5以及电容器C6，所述止逆二极管D0的阳极接所述针电极电机进退驱动回路中开关电源DC
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15V直流输出侧的V+，所述止逆二极管D0的阴极接+15v电源及电阻R3和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，包括电火花打孔机机械单元和电气驱控单元，所述电火花打孔机机械单元包括平行布置的两根金属导轨，所述金属导轨的两端固定连接有卧式轴支座，所述卧式轴支座的外侧固定连接有导轨连接支架，所述金属导轨上可滑动套接有直线轴承，所述直线轴承上固定连接有步进电机底座，所述步进电机底座的外侧固定连接有步进电机，所述步进电机的主轴通过联轴器固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外端穿过导轨连接支架，所述螺纹杆上套接有与导轨连接支架固定连接的螺母，所述步进电机底座背离步进电机的一侧固定连接有针电极，所述金属导轨上靠近针电极一侧固定有针电极进给限位开关，所述金属导轨上靠近步进电机一侧固定有针电极后退限位开关，所述针电极一侧的导轨连接支架上固定有待打孔工件；所述电气驱控单元包括放电主回路、针电极电机进退驱动回路、电压检测与脉冲控制回路、启停机控制回路；其中，所述放电主回路用于将产生的直流电压通过限流保护后为储能电容充电，以此为所述针电极和待打孔工件之间的放电做准备；所述启停机控制回路用于接受操作人员的启动、停机操作命令，从而控制打孔装置是启动还是停止打孔作业，并输出启停机命令给所述针电极电机进退驱动回路；所述电压检测与脉冲控制回路用于通过三个可调电位器对储能电容的电压进行检测，即是等效检测针电极和待打孔工件两个电极电压的检测，以此判断两个电极是否处于短路、近距离断路、远距离断路的状态，并将判断结果以脉冲和方向指令信号输出给所述针电极电机进退驱动回路；所述针电极电机进退驱动回路用于在开关电源的激励下，接收所述启停机控制回路的启停机指令，并结合所述电压检测与脉冲控制回路提供的脉冲和方向指令信号做出相应的动作，驱动步进电机旋转，在所述螺纹杆与直线轴承的配合下，带动所述针电极的尖端接近或者远离待打孔工件。2.根据权利要求1所述的基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，所述金属导轨为304不锈钢材质，所述卧式轴支座为铝合金材质。3.根据权利要求1所述的基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，所述放电主回路包括熔断器F1、降压变压器T、二极管D1～D4、电容C1～C5、储能电容C0、限流电阻R1以及机械单元中的针电极和待打孔工件，所述熔断器F1一端与外部220V单相交流电火线连接，另一端与所述降压变压器T原边的一端连接，所述降压变压器T原边的另一端与外部220V单相交流电零线连接，所述降压变压器T副边的一端与电容C0、电容C1、电容C5的一端及二极管D1正极和待打孔工件连接，所述电容C1～C4与二极管D1～D4共同组成四级串激整流电路，所述电容C1的另一端与二极管D2负极、二极管D3正极及电容C3的一端连接，所述二极管D2正极与电容C2和C4的一端及二极管D1阴极连接，所述电容C2的另一端与降压变压器T副边的另一端连接，所述电容C4的另一端与二极管D3负极及二极管D4正极连接，所述二极管D4阴极与电容C3的另一端及电容C5和限流电阻R1的一端连接，所述限流电阻R1的另一端与电容C0的另一端及针电极连接。4.根据权利要求3所述的基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，所述降压变压器T选择变比为220：12的工频电源变压器并采用扁平式设计。5.根据权利要求1所述的基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，
所述针电极电机进退驱动回路包括开关电源DC
‑
15V、步进电机驱动器以及机械单元中的步进电机，所述开关电源DC
‑
15V高压侧一端连接至所述放电主回路中熔断器F1的出线侧，所述开关电源DC
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15V高压侧另一端与外部220V单相交流电零线相连，所述开关电源DC
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15V直流输出侧的V+与步进电机驱动器的DC+端子连接，所述开关电源DC
‑
15V直流输出侧的V
‑
与步进电机驱动器的DC
‑
端子连接并作为参考地，所述步进电机驱动器的A
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与A+、B
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与B+端子与步进电机的第一相A
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与A+、第二相B
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与B+端子对应连接，所述步进电机驱动器的使能负端E
‑
接参考地。6.根据权利要求5所述的基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，所述步进电机驱动器选用带有光隔离的步进电机驱动器。7.根据权利要求1所述的基于晶闸管自保持型简易金属电火花打孔装置，其特征在于，所述电压检测与脉冲控制回路包括控制电源稳定和带电指示回路、脉冲产生控制回路及三路电压检测回路；其中，所述控制电源稳定和带电指示回路包括止逆二极管D0、电阻R3和发光二极管D5以及电容器C6，所述止逆二极管D0的阳极接所述针电极电机进退驱动回路中开关电源DC
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15V直流输出侧的V+，所述止逆二极管D0的阴极接+15v电...

【专利技术属性】
技术研发人员：古亮，李金荣，贺娟，胡晓倩，王杰，任文发，陈古波，陈新岗，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：