数控快走丝线切割机床及精度控制方法技术

一种数控快走丝线切割机床及精度控制方法，它主要由主控装置，坐标工作台，贮丝筒，线架，床身及机床主机，其中坐标工作台至少由拖板、导轨、丝杠及联轴器组成，所述的丝杠通过连轴器与步进电机直接连接，至少一单片机控制装置单独安装在机床主机上并与步进电机连接；所述的单片机控制装置主要由８０５１单片机组成，它通过光电隔离和整理电路与线切割主控装置相连并接收三相六拍或五相十拍步进电机环分信号，经８０５１单片机内存软件的运算将输入信号转换成方向信号和脉冲信号输出，并通过步进电机驱动器与步进电机相接；其精度控制方法是：先选定步进电机带动丝杠副使拖板前进或后退的位移距离，从起始点开始确定多个等距离测试点，由单片机控制装置对行进到每一测试点所产生的误差进行一一补偿或累计补偿；它具有结构简单、可靠，机械传动的噪音小，使用方便，加工精度高，控制方法简便，效果好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种数控线切割机床以及精度控制方法，属于数控机床领域。
技术介绍
目前相关的产品有根据电火花数控线切割机床的走丝方式不同，分为数控快走丝线切割机床和数控慢走丝即低速走丝线切割机床，快走丝线切割机床是中国特色的机床，慢走丝线切割机床是外国特色的机床，慢走丝线切割机床具有动静态精度技术指标高，丝杠副具有螺距补偿和反向倍隙的补偿，切割工件光洁度高，但是，它相对快走丝线切割机床而言的制造成本和使用成本均很高，快走丝线切割机床与慢走丝线切割机床相比，机床的动静态精度技术指标就比较差，有很大的原因之一是因为快走丝线切割机床的丝杠副没有螺具补偿和反向倍隙的补偿，但是，快走丝线切割机床具有制造成本低和使用成本低的优势，在一些要求不是太高的模具加工和产品加工中被广泛使用，但是，随着国家对数控机床的大力发展，数控机床从一个进口国家要向出口国发展，因而国家对数控机床贯彻的标准要求也越来越高，特别是我国特种加工机床协会，如电加工机床协会提出对数控快走丝线切割机床的各数控轴的精度检测按新标准验收，其中之一的定位精度、重复定位精度和反向倍隙不能用现在等螺距的方法来检测，要用非等螺距的方法来检测，如果国家正式执行该标准，那么，我国的快走丝线切割机床将都可能判为不合格产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对数控快走丝线切割机床存在的不足以及结合国家有关标准的要求，提供一种使用51系列的单片机对数控快走丝线切割机床实现了各数控轴螺距的等螺距、非等螺距和反向倍隙补偿的。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要由主控装置，坐标工作台，贮丝筒，线架，床身及机床主机，其中坐标工作台至少由拖板、导轨、丝杠及联轴器组成，所述的丝杠通过连轴器与步进电机直接连接，至少一单片机控制装置单独安装在机床主机上并与步进电机连接。所述的导轨采用滚珠与导轨点接触并构成一自封式滚动导轨；所述的丝杠运动副采用合金工具钢精密三角螺纹丝杠。所述的单片机控制装置主要由8051单片机组成，它通过光电隔离和整理电路与线切割主控装置相连并接收三相六拍或五相十拍步进电机环分信号，经8051单片机内存软件的运算将输入信号转换成方向信号和脉冲信号输出，并通过步进电机驱动器与步进电机相接。所述的光电隔离和整理电路至少由U8(A-F)、U9(A-F)两反相器和U10(A-D)、U11(A-D)、U12(A-D)光隔离器组成，其输出端接于8051单片机U1的P0口输入端，U1的P1端输出接至步进电机驱动器的输入端。所述的8051单片机U1的P1和P2口接有至少由串行输入并行输出电路U5、U6和LED1-8、DS1-3组成的显示和键扫描电路。所述的8051单片机U1上还接有至少由开关稳压器U13及D2、D3、L1组成的开关稳压电源电路。所述的8051单片机U1的P0和P3口接有至少由串行输入并行输出电路U14组成的超行程开关控制电路。本专利技术所述数控快走丝线切割机床的精度控制方法，它是先选定步进电机带动丝杠付使拖板前进或后退的位移距离，从起始点开始确定多个等距离测试点，由单片机控制装置对行进到每一测试点所产生的误差进行一一补偿或累计补偿。所述的步进电机受机床主控装置所发脉冲信号控制，一个脉冲信号使其带动丝杠付使拖板前进或后退1微米，当拖板位移产生的误差累计到1微米时，单片机控制装对其误差进行补偿，对于正误差，即发出一个脉冲使拖板少走1微米；对于负误差，发出一个脉冲使拖板多走1微米。本专利技术采用51系列的单片机单独装在机床主机上，与线切割机床的主控装置分开，这样的好处在于可以独立于主控装置做机床的精度补偿和反向倍隙的补偿，也可通用各种控制系统；具有结构简单、可靠，机械传动的噪音小，使用方便，加工精度高，控制精度高，控制方法简便，效果好等特点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的坐标工作台结构示意图。图3是本专利技术的控制电路原理方框图。图4是本专利技术的单片机电路原理图。图5是本专利技术的显示和键扫描电路原理图。图6是本专利技术的光电隔离和整型电路原理图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作详细的介绍图1所示，本专利技术主要由主控装置，坐标工作台4，贮丝筒1，线架2，床身3及机床主机组成，其中坐标工作台4由拖板5、导轨6、丝杠7及联轴器8组成，所述的丝杠7通过连轴器8与步进电机9直接连接，见图2所示。至少一单片机控制装置10单独安装在机床主机上并与步进电机9连接。所述的导轨采用滚珠11与导轨6点接触并构成一自封式滚动导轨。所述的丝杠运动副采用合金工具钢精密三角螺纹丝杠7。图3所示，本专利技术所述的单片机控制装置10主要由8051单片机12组成，它通过光电隔离和整理电路13与线切割主控装置14相连并接收三相六拍或五相十拍步进电机环分信号，经8051单片机12内存软件的运算将输入信号转换成方向信号和脉冲信号输出，并通过步进电机驱动器15与步进电机16相接。与上述8051单片机12还分别相连有数码管显示电路17，LED指示灯18，开关稳压电源19，键盘20以及超行程开关21。图4、图5、图6所示，本专利技术所述的光电隔离和整理电路13至少由U8(A-F)、U9(A-F)两反相器和U10(A-D)、U11(A-D)、U12(A-D)光隔离器组成，其输出端接于8051单片机U1的P0口输入端，U1的P1端输出接至步进电机驱动器15的输入端。所述的8051单片机U1的P1和P2口接有至少由串行输入并行输出电路U5、U6和LED1-8、DS1-3组成的显示和键扫描电路。所述的8051单片机U1上还接有至少由开关稳压器U13及D2、D3、L1组成的开关稳压电源电路。所述的8051单片机U1的P0和P3口接有至少由串行输入并行输出电路U14组成的超行程开关控制电路。本专利技术所述的高精度电火花数控快走丝线切割机床是机电一体化产品，它由单片机控制装置、坐标工作台、储丝筒、线架、床身和机床电器几部分组成；其中控制装置以51系列的单片机为核心，它主要实现通过软件完成对各数控轴螺距的精度补偿和反向倍隙的补偿，完成对各数控轴的高低速的控制，完成各数控轴绝对坐标和相对坐标的转换和显示，完成与不同控制系统的连接，将原来控制系统输出的步进电机环分信号转换成方向信号和脉冲信号，完成对两项混合式步进电机交流细分的控制，采用交流伺服电机的电流控制方式，实现了精确的正弦波细分电流输出，彻底解决传统步进电机系统在低速运行时共振，运行噪音大，高速扭矩小，起动频率低等缺点，使步进电机系统的性能提高到可以和交流伺服电机系统媲美；坐标工作台主要由拖板、导轨、丝杠运动副和联轴器四部分组成，其中，拖板由底座、中拖板和工作台面组成，采用HT200铸件经二次时效处理消除内应力，有较高的刚度和稳定性，导轨采用自封式滚动导轨，滚珠与导轨点接触，动静摩擦力之差很小，随动性极好有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度，驱动功率大幅度下降，导轨采用合金工具钢20Gr表面硬化处理，具有极高的耐磨性且心部保持良好的机械性能，丝杠运动副采用合金工具钢GrWMn精密三角螺纹丝杠，除结构简单制造方便精度易于保证外，当与合适的消隙拉簧相配时，能长久地实现无间隙运动，实现高定位精度和重复定位精度，联轴器，用混合式步进电机通过自制的可调式刚性联轴器与丝杠直接连接，消除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控快走丝线切割机床，它主要由主控装置，坐标工作台，贮丝筒，线架，床身及机床主机，其中坐标工作台至少由拖板、导轨、丝杠及联轴器组成，所述的丝杠通过连轴器与步进电机直接连接，至少一单片机控制装置单独安装在机床主机上并与步进电机连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常新山，汤竞南，徐庆炎，陈向东，
申请(专利权)人：杭州杭机数控机床有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]