CN106825797B - 电火花机床及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电火花机床及其控制系统，涉及控制技术领域，该控制系统包括：中央处理器，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路，其中，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路设置在电路底板上，且控制电路与中央处理器总线连接；脉冲信号检测电路用于检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过控制电路向中央处理器反馈加工电脉冲信号，以使中央处理器根据加工电脉冲信号确定放电方案；控制电路用于根据放电方案控制高压电路输出高电压，以及控制放电电路输出低电压，缓解了现有技术中的电火花机智能程度较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其是涉及一种电火花机床及其控制系统。
背景技术
电火花机床，简称EDM，全称Electrical Discharge Machining，电火花机床是一种机械加工设备，主要用于电火花机床加工，电火花机床广泛应用在各种金属模具、机械设备的制造中。电火花机床是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。
随着对电火花精度要求的提高，传统的电火花机床开始进行了调整，以满足精度要求。为了满足现有的精度，可以从数控编程的角度来实现，也可以对控制电路进行调整。目前电路实现是基于PWM脉宽调制电路伺服系统，给予提高对伺服电机的控制，但是单纯的PWM脉宽调制电路伺服系统提高加工精度有限，且电机运行更可靠稳定难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电火花机床及其控制系统，以缓解了现有技术中的电火花机智能程度较低的技术问题。
本发明的一个方面，提供了一种电火花机床的控制系统，包括：中央处理器，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路，其中，脉冲信号检测电路，所述控制电路，所述高压电路和所述放电电路设置在电路底板上，且所述控制电路与所述中央处理器总线连接；所述脉冲信号检测电路用于检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过所述控制电路向所述中央处理器反馈所述加工电脉冲信号，以使所述中央处理器根据所述加工电脉冲信号确定放电方案；所述控制电路用于根据所述放电方案控制所述高压电路输出高电压，以及控制所述放电电路输出低电压。
进一步地，所述放电电路的数量为多个，每个所述放电电路中包括：防静电装置和预设数量个可控开关，所述防静电装置设置于每个所述可控开关的外部，其中，所述预设数量个可控开关用于控制所述电火花机床中电极和待加工工件之间电压为所述低电压。
进一步地，所述高压电路包括：第一可控开关组，第二可控开关组和第三可控开关组，其中，所述第一可控开关组用于控制所述第三可控开关组的开启，所述第二可控开关组用于控制所述第三可控开关组的关闭，当所述第三可控开关组的开启时，在所述电火花机床中电极和待加工工件之间产生所述高电压。
进一步地，所述控制系统还包括：运动电路，编码器和伺服电机，其中，所述伺服电机与所述电火花机床的工作台相连接，所述编码器分别与所述运动电路和伺服电机相连接，所述运动电路与所述中央处理器总线连接，所述编码器用于检测所述伺服电机的位置信息，并将所述位置信息通过所述运动电路反馈至所述中央处理器，以使所述中央处理器根据所述位置信息确定对所述伺服电机进行调整的调整方案；所述运动电路根据所述中央处理器确定的所述调整方案对所述伺服电机进行实时控制。
进一步地，所述编码器包括X轴光栅尺，Y轴光栅尺和Z轴光栅尺，所述伺服电机包括：X轴伺服电机，Y轴伺服电机和Z轴伺服电机；其中，所述X轴光栅尺用于检测所述X轴伺服电机的位置信息，并将所述X轴伺服电机的位置信息反馈至所述运动电路，所述Y轴光栅尺用于检测所述Y轴伺服电机的位置信息，并将所述Y轴伺服电机的位置信息反馈至所述运动电路，所述Z轴光栅尺用于检测所述Z轴伺服电机的位置信息，并将所述Z轴伺服电机的位置信息反馈至所述运动电路。
进一步地，所述控制系统还包括：光栅尺检测电路，所述光栅尺检测电路设置在光栅尺和所述运动电路之间，其中，所述光栅尺检测电路用于获取所述X轴伺服电机的位置信息，以对所述X轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至所述运动电路；所述光栅尺检测电路还用于获取所述Y轴伺服电机的位置信息，以对所述Y轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至所述运动电路；所述光栅尺检测电路还用于获取所述Z轴伺服电机的位置信息，以对所述Z轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至所述运动电路。
进一步地，所述控制系统还包括：总线接口，其中，所述总线接口设置在所述电路底板上，所述总线接口用于连接数据总线，以实现所述中央处理器与所述控制电路之间的总线连接。
进一步地，所述控制系统还包括：按键装置和按键控制电路，其中，所述按键装置与所述按键控制电路相连接，所述按键控制电路与所述中央处理器通过PS/2接口相连接，所述按键控制电路用于实时监测所述按键装置的按键状态，并根据所述按键装置生成相应地键值，以使所述中央处理器根据所述键值向所述控制电路发送相应地控制指令。
进一步地，所述控制系统还包括：接口电路，光电传感器和液位传感器，其中，所述接口电路分别与所述光电传感器和所述液位传感器电连接，并与所述中央处理器总线连接，其中，所述接口电路用于将所述光电传感器检测到的信号和所述液位传感器检测到的液位信号通过数据总线传输至所述中央处理器。
本发明的另一个方面，还提供了一种电火花机床，包括上述描述的任一项所述的电火花机床的控制系统。
在本发明实施例提供的电火花机床的控制系统中，包括中央处理器，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路。其中，脉冲信号检测电路用于检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过控制电路向中央处理器反馈加工电脉冲信号，以使中央处理器根据加工电脉冲信号确定放电方案，在确定出放电方案之后，控制电路就能够根据该放电方案控制高压电路输出高电压，以及控制放电电路输出低电压，进而，形成高低压复合信号。在本发明实施例中，能够通过中央处理器来对方案进行决策，相对于传统的依靠数控编程的方式来调整电火花机床的方式，达到了智能化电火花机床的目的，进而缓解了现有技术中的电火花机床智能程度较低的技术问题，从而实现了提高电火花机床的智能程度的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种电火花机床的控制系统示意图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选地电火花机床的控制系统示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选地光栅尺检测电路的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选地接口电路的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选地放电电路的示意图；
图6是根据本发明实施例的一种可选地高压电路的示意图；
图7是根据本发明实施例的一种可选地保护电路的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
根据本发明实施例，提供了一种电火花机床的控制系统的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种电火花机床的控制系统的示意图，如图1所示，该电火花机床的控制系统包括：中央处理器10，脉冲信号检测电路20，控制电路30，高压电路40和放电电路50。
其中，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路均安装在一个电路底板上，在该电路底板上设置有多条插槽，用于承载上述电路的电路板，从而起到电路板与电路板之间的通信的作用。相对于集成的安装方式，本发明实施例中的插槽安装方式能够实现每个电路的电路板可拆卸的安装在电路底板上，当某个电路发生故障时，就能够直接拆卸，以方便维修工人对该控制系统进行维修。
如图1所示，控制电路与中央处理器通过数据总线相连接，其中，该数据总线可以为BUS总线，还可以为CAN总线。
具体地，脉冲信号检测电路用于检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过控制电路向中央处理器反馈加工电脉冲信号，以使中央处理器根据加工电脉冲信号确定放电方案；控制电路用于根据放电方案控制高压电路输出高电压，以及控制放电电路输出低电压。
在本发明实施例提供的电火花机床的控制系统中，包括中央处理器，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路。其中，脉冲信号检测电路用于检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过控制电路向中央处理器反馈加工电脉冲信号，以及中央处理器根据加工电脉冲信号确定放电方案，在确定出放电方案之后，控制电路就能够根据该放电方案控制高压电路输出高电压，以及控制放电电路输出低电压，进而，形成高低压复合信号。在本发明实施例中，能够通过中央处理器来对方案进行决策，相对于传统的依靠数控编程的方式来调整电火花机床的方式，达到了智能化电火花机床的目的，进而缓解了现有技术中的电火花机床智能程度较低的技术问题，从而实现了提高电火花机床的智能程度的技术效果。
下面将结合图2至图7对本发明实施例进行具体介绍。
如图2所示，该控制系统还包括：运动电路60，编码器和伺服电机70，其中，伺服电机与电火花机床的工作台(即，图1和图2中所示的放电加工组件)相连接，编码器分别与运动电路和伺服电机相连接，运动电路与中央处理器10总线连接，其中，该数据总线可以为BUS总线，还可以为CAN总线。
编码器用于实时检测伺服电机的位置信息，并将位置信息通过运动电路反馈至中央处理器，以使中央处理器根据位置信息确定对伺服电机进行调整的调整方案；其中，位置信息可以为伺服电机的位移信息。也就是说，在本发明实施例中，通过中央处理器进行计算，分析和处理，来确定伺服电机的调整方案，相对于单纯依靠数控编程的方式来调整伺服电机的方式，本发明实施例提供的控制系统能够提高调整精度，使得伺服电机维持在一个稳定的工作状态。中央处理器在确定出调整方案之后，运动电路就可以根据中央处理器确定的调整方案对伺服电机进行实时控制。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，编码器包括X轴光栅尺，Y轴光栅尺和Z轴光栅尺，伺服电机包括：X轴伺服电机，Y轴伺服电机和Z轴伺服电机。
其中，X轴光栅尺用于检测X轴伺服电机的位置信息，并将X轴伺服电机的位置信息反馈至运动电路；Y轴光栅尺用于检测Y轴伺服电机的位置信息，并将Y轴伺服电机的位置信息反馈至运动电路；Z轴光栅尺用于检测Z轴伺服电机的位置信息，并将Z轴伺服电机的位置信息反馈至运动电路。
如图3所示，在本发明实施例的一个可选实施方式中，该控制系统还包括：光栅尺检测电路，光栅尺检测电路设置在光栅尺和运动电路之间；
其中，光栅尺检测电路用于获取X轴伺服电机的位置信息，以对X轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至运动电路；光栅尺检测电路还用于获取Y轴伺服电机的位置信息，以对Y轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至运动电路；光栅尺检测电路还用于获取Z轴伺服电机的位置信息，以对Z轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至运动电路。
如图2所示，控制系统还包括：接口电路80，光电传感器和液位传感器120，其中，接口电路分别与光电传感器和液位传感器电连接，并与中央处理器总线连接，其中，接口电路用于将光电传感器检测到的信号和液位传感器检测到的液位信号通过数据总线传输至中央处理器。
除此之外，如图2所示，该控制系统还包括继电器90和外围电路100，其中，该外围电路为其他检测电路。
在本发明实施例中，接口电路80除了接收光电传感器和液位传感器检测到的信息之外，还负责控制外围电路的开关与关断。
如图4所示，接口电路还包括：ISA(Industry Standard Architecture)收发模块，逻辑控制模块，按键处理模块和输入输出模块。
具体地，ISA收发模块用于接收中央处理器发送的命令；逻辑控制模块用于将中央处理器发送的命令进行逻辑处理；按键处理模块用于获取并处理外部按键装置140产生的命令；输入输出模块用于输入或者输出逻辑处理之后的命令。
如图2所示，该控制系统还包括：按键装置140和按键控制电路130，其中，按键装置与按键控制电路相连接，按键控制电路与中央处理器通过PS/2接口相连接，按键控制电路用于实时监测按键装置的按键状态，并根据按键装置生成相应地键值，以使中央处理器根据键值向控制电路发送相应地控制指令。
在本发明实施例的另一个可选实施方式中，该控制系统还包括：总线接口，其中，总线接口设置在电路底板上，总线接口连接数据总线，以实现中央处理器与控制电路之间的总线连接。其中，数据总线可以为BUS总线，还可以为CAN总线。
如图5所示为一种可选地放电电路的示意图。从图5中可以看出，放电电路设置有多个通道的MOS管(其中，优选为11个)，MOS管通过脉冲信号控制通断，每一个通道加载2A直流，当MOS导通时，驱动负载，即控制电极与待加工加工件的放电电流大小，此时，电极和待加工工件之间的电压为低电压(110V左右)。
作为可选实施方式中，上述放电电路的数量为多个，每个放电电路中除了包括预设数量个(例如，11个)可控开关之外，还可以包括防静电装置，其中，防静电装置设置于每个可控开关的外部，其中，预设数量个可控开关用于控制电火花机床中电极和待加工工件之间电压为低电压。
如图6所示为一种可选地高压电路的示意图。从图6中可以看出，高压电路包括：第一可控开关组(即，MOS1)，第二可控开关组(即，MOS2)和第三可控开关组(即，MOS3)，其中，第一可控开关组用于控制第三可控开关组的开启，第二可控开关组用于控制第三可控开关组的关闭，当第三可控开关组的开启时，在电火花机床中电极和待加工工件之间产生高电压(220V左右)。
在本发明实施例中，通过高压电路输出的高电压和放电电路输出的低电压，能够形成高低压复合加工波形，以形成加工电脉冲信号。
在本发明实施例的另一个可选实施方式中，在该控制系统中，还包括保护装置，例如，保险丝。其中，保险丝板划分为多个保险丝电阻，每个通路分别与各个保护终端连接，例如显示器、油泵、电源等，具体连接关系如图7所示。
如图2所示，在本发明实施例的另一个可选实施方式中，该控制系统还包括：交互界面110，用于通过该交互界面向中央处理器发送控制指令。除此之外，还可以将电火花机床的相关参数显示在该交互界面上。例如，光电传感器检测到的参数，液位传感器检测到的参数，放电电路输出的低压波形，高压电路40输出的高压波形，以及放电脉冲生成装置150输出的高低压复合波形。
除此之外，还可以在电火花机床上设置一个摄像装置，该摄像装置用于实时对电火花机床的运行状态进行监控。
例如，可以在交互界面中设置一个控制按钮，该按钮用于控制摄像装置的开启和关闭。当操作人员输入开启时，中央处理器将向摄像装置发送开启指令，以指示该摄像装置采集电火花机床的相关视频信息，并将该视频信息反馈至中央处理器，并实时显示在交互界面上，此时，操作人员就能够准确知晓当前时刻电火花机床的运行状态。
实施例二
本发明实施例还提供了一种电火花机床，该电火花机床包括上述实施例一中所描述的电火花机床的控制系统。
在本发明实施例提供的电火花机床中，通过上述控制系统中的脉冲信号检测电路检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过控制电路向中央处理器反馈加工电脉冲信号，以使中央处理器根据加工电脉冲信号确定放电方案，在确定出放电方案之后，控制电路就能够根据该放电方案控制高压电路输出高电压，以及控制放电电路输出低电压，进而，形成高低压复合信号。在本发明实施例中，能够通过中央处理器来对方案进行决策，相对于传统的依靠数控编程的方式来调整电火花机床的方式，达到了智能化电火花机床的目的，进而缓解了现有技术中的电火花机床智能程度较低的技术问题，从而实现了提高电火花机床的智能程度的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电火花机床的控制系统，其特征在于，包括：中央处理器，脉冲信号检测电路，控制电路，高压电路和放电电路，其中，脉冲信号检测电路，所述控制电路，所述高压电路和所述放电电路设置在电路底板上，且所述控制电路与所述中央处理器总线连接；
所述脉冲信号检测电路用于检测电火花机床运行时的加工电脉冲信号，并通过所述控制电路向所述中央处理器反馈所述加工电脉冲信号，以使所述中央处理器根据所述加工电脉冲信号确定放电方案；
所述控制电路用于根据所述放电方案控制所述高压电路输出高电压，以及控制所述放电电路输出低电压。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述放电电路的数量为多个，每个所述放电电路中包括：防静电装置和预设数量个可控开关，所述防静电装置设置于每个所述可控开关的外部，其中，所述预设数量个可控开关用于控制所述电火花机床中电极和待加工工件之间电压为所述低电压。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述高压电路包括：第一可控开关组，第二可控开关组和第三可控开关组，其中，所述第一可控开关组用于控制所述第三可控开关组的开启，所述第二可控开关组用于控制所述第三可控开关组的关闭，当所述第三可控开关组的开启时，在所述电火花机床中电极和待加工工件之间产生所述高电压。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：运动电路，编码器和伺服电机，其中，所述伺服电机与所述电火花机床的工作台相连接，所述编码器分别与所述运动电路和伺服电机相连接，所述运动电路与所述中央处理器总线连接，
所述编码器用于检测所述伺服电机的位置信息，并将所述位置信息通过所述运动电路反馈至所述中央处理器，以使所述中央处理器根据所述位置信息确定对所述伺服电机进行调整的调整方案；
所述运动电路根据所述中央处理器确定的所述调整方案对所述伺服电机进行实时控制。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述编码器包括：X轴光栅尺，Y轴光栅尺和Z轴光栅尺，所述伺服电机包括：X轴伺服电机，Y轴伺服电机和Z轴伺服电机；
其中，所述X轴光栅尺用于检测所述X轴伺服电机的位置信息，并将所述X轴伺服电机的位置信息反馈至所述运动电路，
所述Y轴光栅尺用于检测所述Y轴伺服电机的位置信息，并将所述Y轴伺服电机的位置信息反馈至所述运动电路，
所述Z轴光栅尺用于检测所述Z轴伺服电机的位置信息，并将所述Z轴伺服电机的位置信息反馈至所述运动电路。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：光栅尺检测电路，所述光栅尺检测电路设置在光栅尺和所述运动电路之间，
其中，所述光栅尺检测电路用于获取所述X轴伺服电机的位置信息，以对所述X轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至所述运动电路；
所述光栅尺检测电路还用于获取所述Y轴伺服电机的位置信息，以对所述Y轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至所述运动电路；
所述光栅尺检测电路还用于获取所述Z轴伺服电机的位置信息，以对所述Z轴伺服电机的位置信息进行差分处理，并将差分处理结果反馈至所述运动电路。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
总线接口，其中，所述总线接口设置在所述电路底板上，所述总线接口用于连接数据总线，以实现所述中央处理器与所述控制电路之间的总线连接。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
按键装置和按键控制电路，其中，所述按键装置与所述按键控制电路相连接，所述按键控制电路与所述中央处理器通过PS/2接口相连接，所述按键控制电路用于实时监测所述按键装置的按键状态，并根据所述按键装置生成相应地键值，以使所述中央处理器根据所述键值向所述控制电路发送相应地控制指令。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：接口电路，光电传感器和液位传感器，其中，所述接口电路分别与所述光电传感器和所述液位传感器电连接，并与所述中央处理器总线连接，
其中，所述接口电路用于将所述光电传感器检测到的信号和所述液位传感器检测到的液位信号通过数据总线传输至所述中央处理器。
10.一种电火花机床，其特征在于，包括上述权利要求1至9中任一项所述的电火花机床的控制系统。
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