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1系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

　　該系統(tǒng)是由PC機(jī)和自行開發(fā)的數(shù)控控制板兩級(jí)控制組成，其組成如圖l所示。主要功能部件有：

　?。?）PC機(jī)。可選用市面上任何一種機(jī)型，也可利用閑置低檔配置的機(jī)型。在PC平臺(tái)上可以開發(fā)出具有良好開放數(shù)控系統(tǒng)，從而增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的整體效果。

　?。?）數(shù)控控制板。考慮到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的特點(diǎn)，數(shù)控板沒有采用常見的ISA總線插卡，而是結(jié)合本課題的具體情自行開發(fā)一塊以8031單片機(jī)為核心的數(shù)控控制板。它主要成實(shí)EI性任務(wù)，如機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)、緊急情況處理、細(xì)插補(bǔ)運(yùn)算、脈沖分配等。PC機(jī)利用標(biāo)準(zhǔn)并行打印口與8031進(jìn)行通信，將預(yù)處理后的數(shù)控加工信息通過(guò)數(shù)控控制板完成對(duì)機(jī)床的控這種結(jié)構(gòu)省去了打開機(jī)箱的麻煩，方便安裝和維護(hù)。為提靠性和處理速度，采用硬件環(huán)形分配器產(chǎn)生脈沖控機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。為增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，輸入輸出信號(hào)要經(jīng)電隔離。

　?。?）機(jī)床本體。為滿足數(shù)控加工的要求，對(duì)原機(jī)床機(jī)械的改造主要有：①進(jìn)給系統(tǒng)。拆除原機(jī)床進(jìn)給箱、溜板箱內(nèi)的零部件及光杠、滑動(dòng)絲杠、掛輪?？v、橫向以步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，經(jīng)一級(jí)齒輪減速后由滾珠絲杠傳動(dòng)。原橫向手動(dòng)機(jī)構(gòu)仍保留，以方便機(jī)床的手動(dòng)調(diào)整。②主變速系統(tǒng)。保持原機(jī)床的主舳手動(dòng)變速，數(shù)控系統(tǒng)僅控制主軸電機(jī)的起、停和正、反轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)螺紋加工功能，往機(jī)床主軸末端安裝脈沖發(fā)生器作為主軸位信號(hào)的反鎖元件。③刀架部分，原機(jī)床手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架保留不變。

　　（4）驅(qū)動(dòng)電路。采用離低壓驅(qū)動(dòng)方式，自行設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板。

　　2　接口硬件設(shè)計(jì)

　　PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)并行打印口是一個(gè)具有25個(gè)引腳，3個(gè)端址的控制接口。本系統(tǒng)只需把PC機(jī)插補(bǔ)后的數(shù)據(jù)快速的下傳，而上傳的只是機(jī)床的少量狀態(tài)信息，機(jī)床的動(dòng)作主要由8031來(lái)控制完成。這種情況很適合打印機(jī)接口的通信特點(diǎn)。利用打印機(jī)接口在和數(shù)控控制板之間通信，不需增加額外硬件，只要把并行打的3個(gè)端口根據(jù)數(shù)控加工的需要重新定義即可利用，尤其適于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。數(shù)控控制板的有關(guān)組成電路如圖2所示。

3　系統(tǒng)的軟件部分

　　本數(shù)控系統(tǒng)的軟件部分采用VC6.0編寫，三維圖形實(shí)現(xiàn)。由于軟件在PC平開發(fā)，因此適應(yīng)能力強(qiáng)，界面通俗易懂，三維圖形真實(shí)感強(qiáng)，系開放性能好，為以后的升級(jí)維護(hù)和功能的擴(kuò)充修改提供了條件。

　　用戶在數(shù)控加工時(shí)，先要生成后綴為.cnc的零件加工程此程序可由/CAM軟件自動(dòng)編程，也可在本系統(tǒng)的程序輯窗口手工編寫。然后，由數(shù)控系統(tǒng)軟件對(duì)加工程序進(jìn)行檢查、編譯、粗插補(bǔ)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則給出詳細(xì)的錯(cuò)誤信息，便于用戶修改。編譯通過(guò)后，生成可執(zhí)行文件，利用加工預(yù)覽可以在加工前對(duì)加工過(guò)程仿真。在確認(rèn)刀具軌跡符合要求況下，選擇操作面板上的“自動(dòng)”檔，并按動(dòng)“開始”按鈕，PC機(jī)則將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)打印接口送給8032，8031按升降速度硬件環(huán)分，發(fā)送脈沖給步進(jìn)電機(jī)使機(jī)床動(dòng)作，完成數(shù)工。限位、急停信號(hào)送入8031的外中斷引腳，發(fā)生緊急情況時(shí)，8031響應(yīng)中斷，停止發(fā)送脈沖，機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)向PC機(jī)發(fā)故障信號(hào)，使PC機(jī)停止向8031傳送數(shù)據(jù)，并在屏幕上顯示相的報(bào)警信息，用戶可根據(jù)報(bào)警信息的提示及時(shí)排除故障。

　　在本系統(tǒng)中，PC機(jī)和8031單片機(jī)之間快速可靠的數(shù)送是保證數(shù)控系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵，也是一個(gè)難點(diǎn)。

　　4　小結(jié)

　　基于PC的數(shù)控是目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)具體發(fā)向。PC價(jià)格的持續(xù)下降，特別是廉價(jià)的低檔PC機(jī)，為經(jīng)濟(jì)型控化改造開辟了新的途徑。以PC為平臺(tái)，利用開放式數(shù)控對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，符合數(shù)控技術(shù)發(fā)展的潮流，也有利床的操作和維護(hù)，增強(qiáng)了其適應(yīng)能力。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造中，充分利用并行打印口的功能，可降低開發(fā)成本，便于系統(tǒng)的和維修。實(shí)踐證明，本數(shù)控系統(tǒng)功能完善，操作方便，成本低達(dá)到了數(shù)控化改造的要求。