一种车床控制设备的制作方法
一种车床控制设备的制作方法
【专利摘要】一种车床控制设备主要应用于机电和机械加工领域，尤其是涉及车床设备。此车床控制设备主要解决控制车床能够精确处理金属表面粗糙度的问题，可使被加工工件表面光洁度提高3级以上，表面显微硬度提高20％以上，并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。此车床控制电路包括车床控制电路和换能器两部分。车床控制设备是此车床控制最核心部件。换能器是转换能量输出部件。车床控制设备包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成。此电路主要应用于控制车床进行金属表加工。
【专利说明】一种车床控制设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电【技术领域】，特别是涉及一种车床设备。
【背景技术】
[0002]随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削(从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展)和研制高精度、高刚度、多轴的自动化车床等方向发展，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至4 μ m、磨削精度高达0.025 μ m ;使用电主轴单元可使砂轮线速度高达400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为40 - 60m/s ;从精度上看，定位精度< 2 μ m,重复定位精度彡± I μ m的机床已越来越多；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min, 13kw达42000r/min,高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心。
[0003]北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的GA (P) 62 一63数控外圆/数控端面外圆车床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司GC32 - ECNC车床专用数控系统可实现二轴(X和Z)到四轴(X、Z、U和W)控制。
[0004]此外，对车床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。
[0005]现在在市场上磨削精度在I μ m左右，再高精度的要求难以达到，并且制造成本极其昂贵。并且采用的切削液不能循环利用造成浪费。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种车床控制设备。
[0007]此车床控制设备可使被加工工件表面光洁度提高3级以上(粗糙度Ra值可达0.2以下)；表面显微硬度提高20%以上；并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。
[0008]此车床控制设备包括车床控制电路和换能器两部分。车床控制电路是此车床控制最核心部件。换能器只是转换能量的一个器件，即能量输出部件。
[0009]车床控制设备包括车床控制电路板和换能器两部分。车床控制电路是由电路板和引出导线构成。换能器是压电式的换能主体和导线组成。
[0010]—种车床控制设备的电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成。
[0011]一种车床控制设备的电源产生电路(如图1)。市电220V交流电源连接变压器TI的输入端，Tl的输出端正极连接整流桥DOl的输入端1，Tl输出端的负端接整流桥DOl的3。整流桥DOl的2端接地。整流桥的4端并接电解电容EOl的正极，二极管DOOl的正极，和电容COl的一端。EOl的负极接地。COl的另一端接地。DOOl的负极接R01，R106，R02，R107的一端。R01，R106另一端接E02的正极，COOl的一端，U13的2端。E02的另一端和COOl的另一端接地。R02，R107的另一端接C002的一端，还接D18和D003的负极和U13的I端。C002的另一端和D18的正极接地。D003正极同时接U13的3端，U3的3端，E04的正极R78的一端和C003的一端。C003和E04的另一端接地。R87的另一端接U3的I端。U3的I端同时接E06的正极，C03的一端。C03的另一端和E06的负极同时接地。U3的2端接地。
[0012]一种车床控制设备的电路板的信号产生和处理电路由智能处理单元U4及外围信号处理电路构成(如图2)。U4的4引脚接Cll的一端和R12的一端。Cll的另一端和R12的另一端同时接地。U4的4引脚还接R115的一端.R115的另一端接Rll的一端和U4的15脚。Rll的另一端接Q5的2端和换能器的一端。U4的5脚接R113的一端和C113的一端。R113和C113的另一端接R114和C114的一端。R113和C113的另一端还接U4的7脚。R114和C114的另一端接地。U4的6脚接Rlll，R112和Clll的一端。Rlll的另一端接5V.R112和Clll另一端接地。U4的8脚接C22，R23和R22的一端。R22和C22的另一端接地.R23的另一端接Q5的2端。U4的24脚接D6的正极，Rll的一端，COl的一端和开关的一端。D6的负极和Rll的另一端接5V电源。COl的另一端和开关的另一端接地。U4D的25脚接CX2 —端和XTAL的一端。CX2的另一端接地。U4的26脚接CXl的一端和XTAL的2端。CXl的另一端接地。U4的27脚接地。U4的28脚接5V电源和C5的一端。C5的另一端接地。U4的17脚接高频输出信号PWM。
[0013]一种车床控制设备的电路板的信号驱动电路由Ul，U2，02，03和05为主元件电路构成(如图3)。变压器Tl的副边侧正极接Dll的正极，Dll的负极接C7的正极，R5的一端，U2的8脚，Rl的一端，R4的一端，Q2的3端。Q5的3端。R5的另一端接C7的负极，D5的负极和C8的正极。C7的负极接C8的正极。C8的负极接Tl的副边线圈的负极，D5的正极及U2的5脚。U2的I脚接电源15V，2脚接PWM输入，6脚和7脚同时接R13的一端，Cl的一端和D3的负极。R13的另一端接Cl的另一端，D4的正极和R3的一端。Rl的另一端接Dl的正极，Dl的负极接15V。Dl的正极接R2 —端和D2的负极。R2的另一端接D3的正极.D2的正极接Rll的一端，Rlll的另一端接Q3的2端，R12的一端和C2的一端。R12和C2的另一端同时接Q3的3端。Q3的3端还接D5的负极。D4的负极接Q3的I端和Ul的3端。Ul的I端接电源5V，2脚接R4的另一端，5，7，8脚接地。4脚和6脚同时接Q4的2端和R30的一端。R30的另一端接Q3的3端。R3的另一端接Q2和Q4的一端。Q3的2端和Q4的3端同时接RlO的一端，RlO的另一端接R20和Q5的I端。R20的另一端接Q5的2端和C7的负极。C53 —端接Q5的3端，另一端接换能器。
[0014]一种车床控制设备的输出信号反馈电路由R11，R115，R12和Cll组成。反馈电路的信号最后反馈到U4的4脚。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明方案一种车床控制设备的电源产生电路。
[0016]图2是本发明方案一种车床控制设备的信号产生和处理电路。
[0017]图3是本发明方案一种车床控制设备的信号驱动电路。
[0018]图4是本发明方案一种车床控制设备的整体电路。
[0019]图5是本发明方案一种车床控制设备信号处理电路的U4的型号单片机SPMC65P2408A单片机管脚图。
[0020]图6是本发明方案一种车床控制设备信号处理电路的U4单片机SPMC65P2408A单片机程序流程图。
[0021]图7是本发明方案一种车床控制设备整体框图。
【具体实施方式】
[0022]车床控制设备的电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成。
[0023]市电220V经过变压器Tl变压后得到85V，经过整流桥DOl得到60V的直流电。经过EOl和COl滤波后经过二极管D001。得到的稳定的电压一路经过R101，R106限流电阻后，经E02，COOI,滤波稳压后接到U13的集电极2端。另一路经R02，R107并联后接到U13的基极I端。电容C002起稳压作用，D18是稳压二极管，产生恒定电压的。从U13的3端得到的是15V直流电源。二极管D003在此起的作用是防止D18的反向电压到达U13的3端。E04和C003稳定15V电压的，给U3的3端供电。U3的2端接地。U3的I端输出5V电源。E06和C03起稳定5V电压的，滤除杂波的作用。R87的作用U3的反馈电阻，起稳定输出电压的作用。
[0024]信号产生和处理电路是以U4单片机智能处理器为中心的。U4的28脚接5V电源，C5起稳压作用，防止单片机运行时电源电压不稳，造成程序跑飞。27脚接地。CX1，CX2和XTAL为单片机运行提供精准的频率。5V，D6，R11，C01和K为单片机提供上电复位功能。信号采样电路有R11，R115，R12，和Cll组成。信号采样电路经Rll限流后，经R115和R12分压，最终由R12采样电阻输送到U4的4引脚。R113，C113，R114和C114组成U4的7脚和8脚组成的运算放大器的反相输入端7脚.R23, R22和C22组成U4的7脚和8脚组成的运算放大器的正相输入端8脚。U4的5脚是运算放大器的输出端。输出信号和U4的4脚的采样电压比较处理后，由U4的17引脚控制输出PWM高频波。Rlll，R112和Clll组成电压比较电路。U4的6脚电压，和8脚电压比较，如果8脚电压高于6脚电压就停止输出PWM高频波，，如果8脚电压低于于6脚电压输出PWM高频波。
[0025]信号驱动电路由U4引脚来的PWM脉冲信号，经U2光电耦合器隔离和放大后，送入模块保护电路。正常状态下，此脉冲信号再经Q2和Q3的推挽式功率放大电路放大，直接驱动IGBT模块。IGBT管子的输入栅-射结电容，需要瞬态的大涌入电流.这是采用Q2、Q3来做功率放大的原因。驱动信号的引入电阻，也是5Q8W的功率电阻。IGBT模块，仍为电流型驱动器件。当驱动电路的电流输出能力不足时，会使输出电流产生断续，脉冲处理电路原理重点是保护电路如何动作的。在变频器未接受启动信号时，U2的输出脚7、8为截止负电压，如以OV电源线做为参考点的话，此时7、8脚电压约-9.5V(忽略内部管子的饱合压降)，此负压经R13、R3引入到Q2和Q3的基极。Q2因反偏压而截止，Q3因正偏压而导通，IGBT模块的栅偏压为负，处于截止状态。电阻R1、R2对+15V和负-9.5V分压得到3V的电平。D9为击穿电压值为9V的稳压管，Rl与R2的分压值不足以使其击穿，故Q3无偏流，处于截止状态。光电耦合器Ul无输入电流，故无GF (接地)和OC (过载、短路)等故障信号返回CPU。当CPU发送驱动脉冲的时候，U2的7、8脚变为峰值为15V的正脉冲电压，Dl的正极此际便上升为+15V，此时便出现了两种情况:一种情况下是模块良好，IGBT管子在正激励脉冲驱动下迅即导通，可认为P、E两点之间瞬时短接了。Dl的负端电位瞬即拉为0V，也将D2的负端电位拉为IV以下，因未达到D2的击穿值，Q3仍无基极偏流而截止；一种情况下是模块已或因负载异常使运行电流过大，或因Q3等驱动电路本身不良使IGBT管子并未良好地导通，Dl的负端为高电位而截止，+15V经Rl使D2击穿，Q3得到偏流导通，将Q2基极的正脉冲电压拉为零电平，IGBT模块失去脉冲而截止。同时Q3的导通产生了 Ul的输入电流，Ul将模块故障信号送入CPU。可见此电路是保护电路先切断了 IGBT管子的驱动脉冲，同时送出了模块故障信号。保护是及时和快速的。
[0026]相比较于现有技术，本发明的车床控制电路具有实时处理信号，精确提供脉宽信号，并且响应速度快，金属表面处理效果佳。本发明的车床控制电路可使被加工工件表面光洁度提高3级以上(粗糙度Ra值可达0.2以下)，表面显微硬度提高20%以上，并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。
【权利要求】
1.一种车床控制设备,其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:电源产生电路产生的电压供整个电路所用.信号产生和处理电路能够实时高效处理信号，完成精准输出.信号驱动电路为产生的信号起放大作用.输出信号反馈电路用以调整输入信号，产生相应的信号。
2.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的电源产生电路，市电220V交流电源连接变压器Tl的输入端，Tl的输出端正极连接整流桥DOl的输入端1，Tl输出端的负端接整流桥DOl的3.整流桥DOl的2端接地.整流桥的4端并接电解电容EOl的正极，二极管DOOl的正极，和电容COl的一端.EOl的负极接地.COl的另一端接地.DOOl的负极接R01，R106, R02, R107的一端.R01, R106另一端接E02的正极，COOl的一端，U13的2端.E02的另一端和COOl的另一端接地.R02, R107的另一端接C002的一端，还接D18和D003的负极和U13的I端.C002的另一端和D18的正极接地.D003正极同时接U13的3端，U3的3端，E04的正极R78的一端和C003的一端.C003和E04的另一端接地.R87的另一端接U3的I端.U3的I端同时接E06的正极，C03的一端.C03的另一端和E06的负极同时接地.U3的2端接地。
3.如权利所要求2所述的一种车床控制设备，其特征在于:U13是中功率的晶体管，U3是三端稳压器。
4.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的电路板的信号产生和处理电路由智能处理单元U4及外围信号处理电路构成.U4的4引脚接Cll的一端和R12的一端.Cll的另一端和R12的另一端同时接地.U4的4引脚还接R115的一端.R115的另一端接Rll的一端和U4的15脚.Rll的另一端接Q5的2端和换能器的一端.U4的5脚接R113的一端和C113的一端.R113和C113的另一端接R114和C114的一端.Rl 13和Cl 13的另一端还接U4的7脚.Rl 14和Cl 14的另一端接地.U4的6脚接Rl 11，Rl 12和Clll的一端.Rlll的另一端接5V.Rl 12和Clll另一端接地.U4的8脚接C22，R23和R22的一端.R22和C22的另一端接地.R23的另一端接Q5的2端.U4的24脚接D6的正极，Rll的一端，COl的一端和开关的一端.D6的负极和Rll的另一端接5V电源.COl的另一端和开关的另一端接地.U4D的25脚接CX2 —端和XTAL的一端.CX2的另一端接地.U4的26脚接CXl的一端和XTAL的2端.CXl的另一端接地.U4的27脚接地.U4的28脚接5V电源和C5的一端.C5的另一端接地.U4的17脚接高频输出信号PWM。
5.如权利要求4所述的一种车床控制设备，其特征在于:U4是智能单片机。
6.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的电路板的信号驱动电路由Ul，U2，Q2, Q3和Q5为主元件电路构成.变压器Tl的副边侧正极接Dll的正极，Dll的负极接C7的正极，R5的一端，U2的8脚，Rl的一端，R4的一端，Q2的3端.Q5的3端.R5的另一端接C7的负极，D5的负极和C8的正极.C7的负极接C8的正极.C8的负极接Tl的副边线圈的负极，D5的正极及U2的5脚.U2的I脚接电源15V，2脚接PWM输入，6脚和7脚同时接R13的一端，Cl的一端和D3的负极.R13的另一端接Cl的另一端，D4的正极和R3的一端.Rl的另一端接Dl的正极，Dl的负极接15V.Dl的正极接R2一端和D2的负极.R2的另一端接D3的正极.D2的正极接Rll的一端，Rlll的另一端接Q3的2端，R12的一端和C2的一端.R12和C2的另一端同时接Q3的3端.Q3的3端还接D5的负极.D4的负极接Q3的I端和Ul的3端.Ul的I端接电源5V，2脚接R4的另一端，5，7,8脚接地.4脚和6脚同时接Q4的2端和R30的一端.R30的另一端接Q3的3端.R3的另一端接Q2和Q4的一端.Q3的2端和Q4的3端同时接RlO的一端，RlO的另一端接R20和Q5的I端.R20的另一端接Q5的2端和C7的负极.C53 一端接Q5的3端，另一端接换能器。
7.如权利要求6所述的一种车床控制设备，其特征在于:U1和U2是光电稱合器件.Q2, Q3和Q5是晶体管。
8.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的输出信号反馈电路由Rl 1，Rl 15，R12和Cll组成.反馈电路的信号最后反馈到U4的4脚。
9.如权利要求8所述的一种车床控制设备，其特征在于:R11，Rl15，R12是电阻，Cll是电容，U4是智能单元芯片。
【文档编号】G05B19/18GK104252150SQ201310259645
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】王培涛 申请人:王培涛
【专利摘要】一种车床控制设备主要应用于机电和机械加工领域，尤其是涉及车床设备。此车床控制设备主要解决控制车床能够精确处理金属表面粗糙度的问题，可使被加工工件表面光洁度提高3级以上，表面显微硬度提高20％以上，并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。此车床控制电路包括车床控制电路和换能器两部分。车床控制设备是此车床控制最核心部件。换能器是转换能量输出部件。车床控制设备包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成。此电路主要应用于控制车床进行金属表加工。
【专利说明】一种车床控制设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电【技术领域】，特别是涉及一种车床设备。
【背景技术】
[0002]随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削(从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展)和研制高精度、高刚度、多轴的自动化车床等方向发展，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至4 μ m、磨削精度高达0.025 μ m ;使用电主轴单元可使砂轮线速度高达400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为40 - 60m/s ;从精度上看，定位精度< 2 μ m,重复定位精度彡± I μ m的机床已越来越多；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min, 13kw达42000r/min,高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心。
[0003]北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的GA (P) 62 一63数控外圆/数控端面外圆车床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司GC32 - ECNC车床专用数控系统可实现二轴(X和Z)到四轴(X、Z、U和W)控制。
[0004]此外，对车床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。
[0005]现在在市场上磨削精度在I μ m左右，再高精度的要求难以达到，并且制造成本极其昂贵。并且采用的切削液不能循环利用造成浪费。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种车床控制设备。
[0007]此车床控制设备可使被加工工件表面光洁度提高3级以上(粗糙度Ra值可达0.2以下)；表面显微硬度提高20%以上；并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。
[0008]此车床控制设备包括车床控制电路和换能器两部分。车床控制电路是此车床控制最核心部件。换能器只是转换能量的一个器件，即能量输出部件。
[0009]车床控制设备包括车床控制电路板和换能器两部分。车床控制电路是由电路板和引出导线构成。换能器是压电式的换能主体和导线组成。
[0010]—种车床控制设备的电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成。
[0011]一种车床控制设备的电源产生电路(如图1)。市电220V交流电源连接变压器TI的输入端，Tl的输出端正极连接整流桥DOl的输入端1，Tl输出端的负端接整流桥DOl的3。整流桥DOl的2端接地。整流桥的4端并接电解电容EOl的正极，二极管DOOl的正极，和电容COl的一端。EOl的负极接地。COl的另一端接地。DOOl的负极接R01，R106，R02，R107的一端。R01，R106另一端接E02的正极，COOl的一端，U13的2端。E02的另一端和COOl的另一端接地。R02，R107的另一端接C002的一端，还接D18和D003的负极和U13的I端。C002的另一端和D18的正极接地。D003正极同时接U13的3端，U3的3端，E04的正极R78的一端和C003的一端。C003和E04的另一端接地。R87的另一端接U3的I端。U3的I端同时接E06的正极，C03的一端。C03的另一端和E06的负极同时接地。U3的2端接地。
[0012]一种车床控制设备的电路板的信号产生和处理电路由智能处理单元U4及外围信号处理电路构成(如图2)。U4的4引脚接Cll的一端和R12的一端。Cll的另一端和R12的另一端同时接地。U4的4引脚还接R115的一端.R115的另一端接Rll的一端和U4的15脚。Rll的另一端接Q5的2端和换能器的一端。U4的5脚接R113的一端和C113的一端。R113和C113的另一端接R114和C114的一端。R113和C113的另一端还接U4的7脚。R114和C114的另一端接地。U4的6脚接Rlll，R112和Clll的一端。Rlll的另一端接5V.R112和Clll另一端接地。U4的8脚接C22，R23和R22的一端。R22和C22的另一端接地.R23的另一端接Q5的2端。U4的24脚接D6的正极，Rll的一端，COl的一端和开关的一端。D6的负极和Rll的另一端接5V电源。COl的另一端和开关的另一端接地。U4D的25脚接CX2 —端和XTAL的一端。CX2的另一端接地。U4的26脚接CXl的一端和XTAL的2端。CXl的另一端接地。U4的27脚接地。U4的28脚接5V电源和C5的一端。C5的另一端接地。U4的17脚接高频输出信号PWM。
[0013]一种车床控制设备的电路板的信号驱动电路由Ul，U2，02，03和05为主元件电路构成(如图3)。变压器Tl的副边侧正极接Dll的正极，Dll的负极接C7的正极，R5的一端，U2的8脚，Rl的一端，R4的一端，Q2的3端。Q5的3端。R5的另一端接C7的负极，D5的负极和C8的正极。C7的负极接C8的正极。C8的负极接Tl的副边线圈的负极，D5的正极及U2的5脚。U2的I脚接电源15V，2脚接PWM输入，6脚和7脚同时接R13的一端，Cl的一端和D3的负极。R13的另一端接Cl的另一端，D4的正极和R3的一端。Rl的另一端接Dl的正极，Dl的负极接15V。Dl的正极接R2 —端和D2的负极。R2的另一端接D3的正极.D2的正极接Rll的一端，Rlll的另一端接Q3的2端，R12的一端和C2的一端。R12和C2的另一端同时接Q3的3端。Q3的3端还接D5的负极。D4的负极接Q3的I端和Ul的3端。Ul的I端接电源5V，2脚接R4的另一端，5，7，8脚接地。4脚和6脚同时接Q4的2端和R30的一端。R30的另一端接Q3的3端。R3的另一端接Q2和Q4的一端。Q3的2端和Q4的3端同时接RlO的一端，RlO的另一端接R20和Q5的I端。R20的另一端接Q5的2端和C7的负极。C53 —端接Q5的3端，另一端接换能器。
[0014]一种车床控制设备的输出信号反馈电路由R11，R115，R12和Cll组成。反馈电路的信号最后反馈到U4的4脚。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明方案一种车床控制设备的电源产生电路。
[0016]图2是本发明方案一种车床控制设备的信号产生和处理电路。
[0017]图3是本发明方案一种车床控制设备的信号驱动电路。
[0018]图4是本发明方案一种车床控制设备的整体电路。
[0019]图5是本发明方案一种车床控制设备信号处理电路的U4的型号单片机SPMC65P2408A单片机管脚图。
[0020]图6是本发明方案一种车床控制设备信号处理电路的U4单片机SPMC65P2408A单片机程序流程图。
[0021]图7是本发明方案一种车床控制设备整体框图。
【具体实施方式】
[0022]车床控制设备的电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成。
[0023]市电220V经过变压器Tl变压后得到85V，经过整流桥DOl得到60V的直流电。经过EOl和COl滤波后经过二极管D001。得到的稳定的电压一路经过R101，R106限流电阻后，经E02，COOI,滤波稳压后接到U13的集电极2端。另一路经R02，R107并联后接到U13的基极I端。电容C002起稳压作用，D18是稳压二极管，产生恒定电压的。从U13的3端得到的是15V直流电源。二极管D003在此起的作用是防止D18的反向电压到达U13的3端。E04和C003稳定15V电压的，给U3的3端供电。U3的2端接地。U3的I端输出5V电源。E06和C03起稳定5V电压的，滤除杂波的作用。R87的作用U3的反馈电阻，起稳定输出电压的作用。
[0024]信号产生和处理电路是以U4单片机智能处理器为中心的。U4的28脚接5V电源，C5起稳压作用，防止单片机运行时电源电压不稳，造成程序跑飞。27脚接地。CX1，CX2和XTAL为单片机运行提供精准的频率。5V，D6，R11，C01和K为单片机提供上电复位功能。信号采样电路有R11，R115，R12，和Cll组成。信号采样电路经Rll限流后，经R115和R12分压，最终由R12采样电阻输送到U4的4引脚。R113，C113，R114和C114组成U4的7脚和8脚组成的运算放大器的反相输入端7脚.R23, R22和C22组成U4的7脚和8脚组成的运算放大器的正相输入端8脚。U4的5脚是运算放大器的输出端。输出信号和U4的4脚的采样电压比较处理后，由U4的17引脚控制输出PWM高频波。Rlll，R112和Clll组成电压比较电路。U4的6脚电压，和8脚电压比较，如果8脚电压高于6脚电压就停止输出PWM高频波，，如果8脚电压低于于6脚电压输出PWM高频波。
[0025]信号驱动电路由U4引脚来的PWM脉冲信号，经U2光电耦合器隔离和放大后，送入模块保护电路。正常状态下，此脉冲信号再经Q2和Q3的推挽式功率放大电路放大，直接驱动IGBT模块。IGBT管子的输入栅-射结电容，需要瞬态的大涌入电流.这是采用Q2、Q3来做功率放大的原因。驱动信号的引入电阻，也是5Q8W的功率电阻。IGBT模块，仍为电流型驱动器件。当驱动电路的电流输出能力不足时，会使输出电流产生断续，脉冲处理电路原理重点是保护电路如何动作的。在变频器未接受启动信号时，U2的输出脚7、8为截止负电压，如以OV电源线做为参考点的话，此时7、8脚电压约-9.5V(忽略内部管子的饱合压降)，此负压经R13、R3引入到Q2和Q3的基极。Q2因反偏压而截止，Q3因正偏压而导通，IGBT模块的栅偏压为负，处于截止状态。电阻R1、R2对+15V和负-9.5V分压得到3V的电平。D9为击穿电压值为9V的稳压管，Rl与R2的分压值不足以使其击穿，故Q3无偏流，处于截止状态。光电耦合器Ul无输入电流，故无GF (接地)和OC (过载、短路)等故障信号返回CPU。当CPU发送驱动脉冲的时候，U2的7、8脚变为峰值为15V的正脉冲电压，Dl的正极此际便上升为+15V，此时便出现了两种情况:一种情况下是模块良好，IGBT管子在正激励脉冲驱动下迅即导通，可认为P、E两点之间瞬时短接了。Dl的负端电位瞬即拉为0V，也将D2的负端电位拉为IV以下，因未达到D2的击穿值，Q3仍无基极偏流而截止；一种情况下是模块已或因负载异常使运行电流过大，或因Q3等驱动电路本身不良使IGBT管子并未良好地导通，Dl的负端为高电位而截止，+15V经Rl使D2击穿，Q3得到偏流导通，将Q2基极的正脉冲电压拉为零电平，IGBT模块失去脉冲而截止。同时Q3的导通产生了 Ul的输入电流，Ul将模块故障信号送入CPU。可见此电路是保护电路先切断了 IGBT管子的驱动脉冲，同时送出了模块故障信号。保护是及时和快速的。
[0026]相比较于现有技术，本发明的车床控制电路具有实时处理信号，精确提供脉宽信号，并且响应速度快，金属表面处理效果佳。本发明的车床控制电路可使被加工工件表面光洁度提高3级以上(粗糙度Ra值可达0.2以下)，表面显微硬度提高20%以上，并大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。
【权利要求】
1.一种车床控制设备,其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:电源产生电路产生的电压供整个电路所用.信号产生和处理电路能够实时高效处理信号，完成精准输出.信号驱动电路为产生的信号起放大作用.输出信号反馈电路用以调整输入信号，产生相应的信号。
2.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的电源产生电路，市电220V交流电源连接变压器Tl的输入端，Tl的输出端正极连接整流桥DOl的输入端1，Tl输出端的负端接整流桥DOl的3.整流桥DOl的2端接地.整流桥的4端并接电解电容EOl的正极，二极管DOOl的正极，和电容COl的一端.EOl的负极接地.COl的另一端接地.DOOl的负极接R01，R106, R02, R107的一端.R01, R106另一端接E02的正极，COOl的一端，U13的2端.E02的另一端和COOl的另一端接地.R02, R107的另一端接C002的一端，还接D18和D003的负极和U13的I端.C002的另一端和D18的正极接地.D003正极同时接U13的3端，U3的3端，E04的正极R78的一端和C003的一端.C003和E04的另一端接地.R87的另一端接U3的I端.U3的I端同时接E06的正极，C03的一端.C03的另一端和E06的负极同时接地.U3的2端接地。
3.如权利所要求2所述的一种车床控制设备，其特征在于:U13是中功率的晶体管，U3是三端稳压器。
4.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的电路板的信号产生和处理电路由智能处理单元U4及外围信号处理电路构成.U4的4引脚接Cll的一端和R12的一端.Cll的另一端和R12的另一端同时接地.U4的4引脚还接R115的一端.R115的另一端接Rll的一端和U4的15脚.Rll的另一端接Q5的2端和换能器的一端.U4的5脚接R113的一端和C113的一端.R113和C113的另一端接R114和C114的一端.Rl 13和Cl 13的另一端还接U4的7脚.Rl 14和Cl 14的另一端接地.U4的6脚接Rl 11，Rl 12和Clll的一端.Rlll的另一端接5V.Rl 12和Clll另一端接地.U4的8脚接C22，R23和R22的一端.R22和C22的另一端接地.R23的另一端接Q5的2端.U4的24脚接D6的正极，Rll的一端，COl的一端和开关的一端.D6的负极和Rll的另一端接5V电源.COl的另一端和开关的另一端接地.U4D的25脚接CX2 —端和XTAL的一端.CX2的另一端接地.U4的26脚接CXl的一端和XTAL的2端.CXl的另一端接地.U4的27脚接地.U4的28脚接5V电源和C5的一端.C5的另一端接地.U4的17脚接高频输出信号PWM。
5.如权利要求4所述的一种车床控制设备，其特征在于:U4是智能单片机。
6.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的电路板的信号驱动电路由Ul，U2，Q2, Q3和Q5为主元件电路构成.变压器Tl的副边侧正极接Dll的正极，Dll的负极接C7的正极，R5的一端，U2的8脚，Rl的一端，R4的一端，Q2的3端.Q5的3端.R5的另一端接C7的负极，D5的负极和C8的正极.C7的负极接C8的正极.C8的负极接Tl的副边线圈的负极，D5的正极及U2的5脚.U2的I脚接电源15V，2脚接PWM输入，6脚和7脚同时接R13的一端，Cl的一端和D3的负极.R13的另一端接Cl的另一端，D4的正极和R3的一端.Rl的另一端接Dl的正极，Dl的负极接15V.Dl的正极接R2一端和D2的负极.R2的另一端接D3的正极.D2的正极接Rll的一端，Rlll的另一端接Q3的2端，R12的一端和C2的一端.R12和C2的另一端同时接Q3的3端.Q3的3端还接D5的负极.D4的负极接Q3的I端和Ul的3端.Ul的I端接电源5V，2脚接R4的另一端，5，7,8脚接地.4脚和6脚同时接Q4的2端和R30的一端.R30的另一端接Q3的3端.R3的另一端接Q2和Q4的一端.Q3的2端和Q4的3端同时接RlO的一端，RlO的另一端接R20和Q5的I端.R20的另一端接Q5的2端和C7的负极.C53 一端接Q5的3端，另一端接换能器。
7.如权利要求6所述的一种车床控制设备，其特征在于:U1和U2是光电稱合器件.Q2, Q3和Q5是晶体管。
8.如权利要求1所述的一种车床控制设备，其电路板包括电源产生电路、信号产生和处理电路、信号驱动电路和输出信号反馈电路构成.其特征在于:车床控制电路的输出信号反馈电路由Rl 1，Rl 15，R12和Cll组成.反馈电路的信号最后反馈到U4的4脚。
9.如权利要求8所述的一种车床控制设备，其特征在于:R11，Rl15，R12是电阻，Cll是电容，U4是智能单元芯片。
【文档编号】G05B19/18GK104252150SQ201310259645
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】王培涛 申请人:王培涛
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