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标题: 电火花穿孔机 [打印本页]
作者: 13404714399 时间: 2020-1-28 18:27
标题: 电火花穿孔机
工作原理
电火花部分的电路其实非常简单，电瓶车充电器输出60V直流电，经过一个15Ω的电阻和20u的电容就可以放电了。
但是要产生电火花，还要对工件和电极之间的间隔距离进行控制，太远了火花无法产生，毕竟只有60V的电压，太近了容易短路。
所以其他电路都是为了完成自动控制距离这个目的。
机械部分用的是将步进电机的圆周运动转换成电极的上下运动，方法很多种。
控制42步进电机用的是步进电机驱动器(TB6600芯片)，主要有3个控制信号：
1. 由NE555芯片产生脉冲信号输入驱动器的PUL+端脚，TB6600每接受一个脉冲就控制步进电机旋转一个角度。
2. 方向信号控制步进电机的旋转方向，驱动器的DIR+端脚状态控制电极的上下运动。
3. 使能开关控制TB6600是否工作，当驱动器的ENA+端脚接地时才接受脉冲信号并控制步进电机选择。
工作过程：接通电源，方向开关选择向下运动，然后使能开关接地，电极开始往下运动，当运动到离工件一定距离内时开始火花放电，这时候电极还是在向下运动的，所以最终电极与工件将会碰在一起，因为金属的导电性，就相当于60V电源短路了。因为电火花电路中串联了15Ω的电阻，所以短路电流就是60/15=4A。
因为短路，光耦PIC817中没有信号传递，所以等于就是步进电机驱动器DIR+端脚为高电平，步进电机反转，电极往上运动与工件分离。
因为分离，短路状态取消，光耦PIC817中又接收到信号，步进电机驱动器DIR+端脚为低电平，步进电机控制电极向下运动。
于是在不断的短路、分离状态中，电极与工件之间的距离被控制在一定范围内，保证能够不断的产生火花，最终工件被电蚀。
元件选择：用60V的电动车的充电器，经过很多DIY的实践，电动车充电器完全可以用在这个电火花电路中，而且因为是开关电源，各种保护电路比较完善，所以即使短路电流达到4A也可以正常工作，前提就是要用质量合格的充电器。
步进电机是42的，步进电机驱动器电机电源我用的是18V开关电源，输出1.5A的。经过三端稳压块7805降压，提供给步进电机驱动器和其他电路。
15Ω的电阻，因为工作最大电流达到4A，所以要求电阻的功率也要够大。我这个用的是150瓦的法郎电阻，发热还是比较厉害，必要的时候加散热风扇。
20u电容：建议用无极性电容，例如油浸电容。这个电容容量越大，火花威力越大，但是电容充电时间就长了，建议容量为20u～30u。
555脉冲发生器我选用的是50HZ-60Khz频率可调的脉冲发生器，可以直接做，可以买成品。调节频率控制步进电机转速快慢。
步进电机驱动器工作电压范围为9～42V，电压越大电机旋转越有力，建议用24V电压，我用的是18V。步进电机驱动器我选用的是1.46A电流和2细分设置。
红色的接线柱接电极，黑色的接线柱接工件。
其他元件没有特殊要求，电阻用普通1/8瓦电阻就可以了。
特别提示：电极最好选用黄铜材料，其他的腐蚀太严重。
作者: 13404714399 时间: 2020-1-28 18:28
https://v.youku.com/v_show/id_XN ... m=a2hzp.8244740.0.0
作者: lcw_0504 时间: 2020-1-28 20:05
作者: cuichunyu 时间: 2020-1-28 20:11
不错 漂亮
作者: 骷髅精灵 时间: 2020-1-28 20:16
扔掉笨重的大电容，直接用脉冲发生器控制mos管放电不好吗
作者: wangligang 时间: 2020-1-28 20:38
不觉明厉
作者: 13404714399 时间: 2020-1-28 20:54
电路中间部分是借用别人的，位置、参数都没改动。
作者: 13404714399 时间: 2020-1-28 20:55
图省事，这是最简单的电路了。
作者: 13404714399 时间: 2020-1-28 21:00
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作者: fobyellow 时间: 2020-1-28 23:13
你试过没？
作者: poppoppop 时间: 2020-1-28 23:14
本帖最后由 poppoppop 于 2020-1-28 23:18 编辑
火花间细控制方面还可以再改进
这样还不能达到真正实现不间断火花的间细控制水平
可以参考我之前完成的火花机
作者: free-fly-h3 时间: 2020-1-29 00:09
作者: 13404714399 时间: 2020-1-29 08:21
poppoppop 发表于 2020-1-28 23:14 
火花间细控制方面还可以再改进
这样还不能达到真正实现不间断火花的间细控制水平
可以参考我之前完成的火 ...
有电路图吗？
作者: w998 时间: 2020-1-29 09:13
电火花机，不错！
作者: 骷髅精灵 时间: 2020-1-29 11:05
早试过了，而且商品火花机和线切割都是用mos管控制的放电脉冲
作者: 草尼马 时间: 2020-1-29 23:31
怎么看出楼主的不能连续控制放电?
作者: poppoppop 时间: 2020-1-30 06:29
影片没看过?没看到火花是一段一段的在放,手Q一发一发的射跟雷线枪一射就不停的差别.
作者: poppoppop 时间: 2020-1-30 06:32
本帖最后由 poppoppop 于 2020-1-30 06:33 编辑
要改进的部份不是在电路上,是在电机控制上,我用的这个就只有继电器跟电阻电容组起来而己.
马达转速与位移的控制才是关键,跟频率无关.
作者: 13404714399 时间: 2020-1-30 08:39
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单
作者: poppoppop 时间: 2020-1-30 09:28
电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响
从这段话我看到我做的跟你做的之间的差异在那里了..
我的马达转速是会依负载即电压变化下去修正转速来实现同步不短路的目的.
你的是利用产生短路下来做转速位移的依据,跟电压变化无关,这就是最大的不同.
作者: duanyz 时间: 2020-1-30 10:52
请教你的控制方法能检测到短路然后电机反转后退吗？
作者: poppoppop 时间: 2020-1-30 11:34
这个是最基本的功能吧.短路时电压为0,继电器无作用跳脱,马达自动反转.
我最早也是这样控制,后来才一步步改为短路之前就提早反转来避免产生短路
作者: 13404714399 时间: 2020-1-31 20:10
不知道你的设计电路是什么样的？
作者: 13404714399 时间: 2020-1-31 20:11
可以啊，这个电路就是检测短路控制正反转的。
作者: 13404714399 时间: 2020-1-31 20:21
我说错了，步进电机的步距角为 1.8°，就是说步进电机旋转一周能细分到360*1.8=200步，丝杠的螺距是1毫米的，控制精度最高就是1*200=0.005mm。
作者: 13404714399 时间: 2020-1-31 20:31
这个电路其实是比较简单的了，如果把光耦改成电压比较器（如Lm339等IC），电路再复杂一些，效率是还能够提高的。不过这个火花机就是打打断丝锥，硬度高的材质上打打孔，所以就简单一些了。
作者: MAWGUO 时间: 2020-2-1 13:15
谢谢分享，共同研究共同进步，值得赞扬！
作者: TDDSD 时间: 2020-2-1 19:02
转向设计巧妙
作者: poppoppop 时间: 2020-2-2 12:05
本帖最后由 poppoppop 于 2020-2-2 12:09 编辑
就是最原始的RC电路加继电器而己,我只是挑对了能自己控制电压范围的继电器,所以可把电压一直限制在工作范围内作动.
我一开始就是照下面这个影片里的下去做,后来看到作者完成可以火花完全不间断的做品出来
你可以看你的作用原理就跟这个作者最原始的版本一样.
但他后来也是不再使用这样断断绩续无效率的穿孔做品
但他用的方法却是花大钱外购厂商出的控制模组才能做到
我找不到他那个控制模组要去那里买,且也不想花这么多钱,就铁了心,用这么简单的东西就是要做成一样的功能出来.
后来不到半个月的实验就让我找到方法了,继电器本身就是一个很好用的电压控制原件.
作者: 13404714399 时间: 2020-2-2 17:16
把电路图传上来，学习 一下
作者: 13404714399 时间: 2020-2-6 08:10
(, 下载次数: 50)
作者: 草尼马 时间: 2020-4-16 09:12
你看到的这块板，是TW校长开源电路，福建秋枫制作的。那个论坛散了很久了，。
作者: 草尼马 时间: 2020-4-16 09:14
有需要可以把那文件给你
作者: 白纸扇001 时间: 2020-9-22 10:04
大佬方便给我看下嘛
作者: 兴润 时间: 2020-9-22 22:18
fobyellow 发表于 2020-1-28 23:13
你试过没？
十几年前有一阵电火花潮，大概08年，当时我也是用555组成可调频率和脉宽电路驱动mos管，电源用的是黑白电视机工频变压器整流直接给无极电容阵列充电，放电效果还可以，实验过手动驱动打穿中心钻。电极为铜焊条，后来没用又拆了，也没完善电极驱动
作者: 13404714399 时间: 2020-11-15 07:23
(, 下载次数: 41)
作者: 草尼马 时间: 2020-11-18 14:07
白纸扇001 发表于 2020-9-22 10:04
大佬方便给我看下嘛
好久没来了，。你留个邮箱，或者加Ⅴ13434984015 我发给你
作者: 白纸扇001 时间: 2020-11-19 09:53
感谢大佬了！我邮箱 2313838006@qq.com 再次感谢！
作者: 草尼马 时间: 2020-11-19 22:46
白纸扇001 发表于 2020-11-19 09:53
感谢大佬了！我邮箱 再次感谢！
你好，不客气。单独一一发，有时要太久，没常上论坛，放到网盘，大家有兴趣去吧。https://pan.baidu.com/s/1jl8Wbc6t2nhbTa3Q33djEA提取码:1xnv
作者: sdham 时间: 2020-12-5 20:47
进给铝管怎么个结构，看着挺简单，指点一下
作者: 13404714399 时间: 2020-12-6 21:03
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作者: 13404714399 时间: 2020-12-6 21:04
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作者: sunstar126 时间: 2020-12-9 01:26
我感觉控制电机进给的电路可以用检测电极 间电压的方式来进行，当电极 的距离太大时，电极 间的电压为最高，当电极间的电压为0时为短路状态，正常工作时的电压应当在这个之间，可以检测这个电压，当然这个电压不是一个稳恒的电压，而是一个脉冲电压，我们可以用一个积分电路来检测这个平均电压值，用一个电压比较器来与设定电压进行比较，输出值去控制电机的转速，当然这里的控制最好是采用两种方法的结合，就是当这个电压下降时，降低电机的转速，而不改变电机的转向，如果短路了则改变电机 的转向。可以用两个电路来实现，一个就是运算放大器好了，另一个就是电压比较器。我们假设想维持这个放电电压在一定的范围内，假设是在1V内，而进给电机的正常工作电压在3V-12V之间，则我们可以设定运算放大器的放大倍数为（12-3）/1=9倍，当然这个倍数越大，控制精度 就越高，正常情况下，放电间隙存在，电机就正转，电极 进给，如果电极间电压下降，说明放电间隙变小了，则输出电压下降，电机的转速也下降，这时放电间隙就会提高，电压就会上升，最终会产生一个平衡点。如果电极短路了，电压为0，不会产生放电，电极间隙也不会增加，只有电机反转才能再次放电。这个就要用电压比较器来控制了。另外，我们在电火花加工中，通常不会设定这个放电的间隙电压值，而是设定一个放电的电流值，这个电流值是与加工速度直接相关的，当然也与加工精度直接相关，所以我们控制电机进给的检测信号应当要有两个，一个是检测电极间的放电电压的平均值，另一个要检测放电回路的电流的平均值。当然脉冲电源的频率和脉冲宽度是两个很重要的量，频度的高低代表了加工速度的高低，而脉冲宽度则代表加工精度，宽度越小，加工精度也越高，当然加工的速度也就下降了，但如果频度增加，加工速度则不会下降。不过象这种脉冲要进行检测的话，如果是通常的积分电路，可能在脉冲宽度很小时输出会很小，有种所谓峰值保持电路可能会比较好，是在MOS管的栅极加一个电容
作者: 13404714399 时间: 2020-12-9 06:14
你说的对，我也知道用电压比较器是最合理的，这个电路是从网上找的，也知道不是最合理的。设计个电压比较器电路来控制正反转还是不难的。
作者: 草尼马 时间: 2020-12-9 06:46
sunstar126 发表于 2020-12-9 01:26
我感觉控制电机进给的电路可以用检测电极 间电压的方式来进行，当电极 的距离太大时，电极 间的电压为最高 ...
不用比较器，用减法器加比例积分电路，更香，它的输出即能达到你的要求
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