[发明专利]一种电火花小孔加工用步进电机驱动主轴伺服控制系统及方法

权利要求书

1.一种电火花小孔加工机床用步进电机驱动主轴伺服控制系统，其特征在于：它包括放电加工开关、用于采集放电间隙电压信号的采样电路、输入端与所述采样电路输出电压信号的输出端相连接的PID调节电路、输出端与所述PID调节电路的电压信号输入端相连接的电压给定电路、与所述PID调节电路的输出端相连接的绝对值电路、输入端与所述PID调节电路的输出端相连接的鉴相电路、输入端与所述绝对值电路输出正电压幅值信号的输出端相连接的电压比较电路、输出端与所述电压比较电路的输出端相连接的细分码变换电路以及输入端与所述细分码变换电路的输出端相连接的步进电机驱动器，鉴相电路的输出端分别与所述步进电机驱动器的输入端以及细分码变换电路的输入端相连接，所述放电加工开关的信号输出端与所述细分码变换输入端相连接,所述步进电机驱动器为混合式细分步进电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的电火花小孔加工机床用步进电机驱动主轴伺服控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括手动操作开关、连接于所述PID调节电路与所述绝对值电路之间的选择电路、多个输入端分别与所述绝对值电路输出正电压幅值信号的输出端相连接的压频变换电路、输入端与所述压频变换电路的输出端相连接的电子开关电路、输出端与所述电子开关的输入端相连接的手动主轴回升开关，所述电子开关电路的输出端与所述步进电机驱动器的输入端相连接，所述手动操作开关的输出端分别与所述电子开关电路的输入端以及选择电路相连接，当手动操作开关未动作时，所述选择电路使PID调节电路和绝对值电路接通，当手动操作开关动作时，所述选择电路使手动开关和绝对值电路接通。

3.根据权利要求1所述的电火花小孔加工机床用步进电机驱动主轴伺服控制系统，其特征在于：所述电子开关与所述步进电机驱动器之间还连接有用于对压频变换电路输出的脉冲信号进行整形的整形电路。

4.一种基于权利要求1～3所述的伺服控制系统的主轴头进退控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

a. 采样电路采集电极与工件之间的电压信号Up并输出至PID调节电路；

b.PID调节电路对电压Up以及电压给定电路的给定电压Ug进行比较并得出差值ΔU，Up-Ug=ΔU，

当ΔU≥0时，鉴相电路输出高电平给步进电机驱动器，要求步进电机正转，电极向下运动，继续放电加工，

当ΔU<0，且∣ΔU∣≤n% Ug时，鉴相电路输出低电平给步进电机驱动器，要求电机反转，主轴回退，电极向上运动；鉴相电路同时输出开放信号给细分码变换电路；绝对值电路输出的电压信号不足以改变电压比较电路的输出电压幅值，电压比较电路的输出为低电平，细分码变换电路维持常态编码输出，步进电机的驱动细分数、电机每转的脉冲数和主轴步当量都保持不变，主轴头回退速度不变；

当ΔU<0，且∣ΔU∣＞n% Ug时，鉴相电路输出低电平给步进电机驱动器，要求电机反转，主轴回退，电极向上运动；鉴相电路同时输出开放信号给细分码变换电路；绝对值电路输出的电压信号使电压比较电路输出为高电平，细分码变换电路输出的编码变换，步进电机的驱动细分数减小，电机每转的脉冲数降低，主轴步当量增大，主轴头回退速度增大，

其中0＜n＜100。

5.一种基于权利要求2所述的伺服控制系统的主轴头进退控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

首先设定其中一个所述压频变换电路为默认接入的压频变换电路，在默认接入的压频变换电路工作时，主轴以较低的步进脉冲频率运行，其他压频变换电路为脉冲频率较高的压频变换电路；

当机床处于正常放电加工时，主轴头以较低的步进脉冲频率运行，当手动操作主轴回退或进给的开关启动时，手动操作开关输出信号至电子开关电路，电子开关电路选择接入与手动操作主轴回退或进给对应的压频变换电路，在绝对值电路输出同样的电压幅值情况下，步进脉冲频率提高至相应的值，步进电机以较高的速度回退或进给。