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)控控制板兩級控制組成,其組成如圖l所示。主要功能部件有:
?。?)PC機(jī)??蛇x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??紤]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、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)控加工信息通過數(shù)控控制板完成對機(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,輸入輸出信號要經(jīng)電隔離。
(3)機(jī)床本體。為滿足數(shù)控加工的要求,對原機(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、滑動絲杠、掛輪??v、橫向以步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件,經(jīng)一級齒輪減速后由滾珠絲杠傳動。原橫向手動機(jī)構(gòu)仍保留,以方便機(jī)床的手動調(diào)整。②主變速系統(tǒng)。保持原機(jī)床的主舳手動變速,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的反鎖元件。③刀架部分,原機(jī)床手動轉(zhuǎn)位刀架保留不變。
(4)驅(qū)動電路。采用離低壓驅(qū)動方式,自行設(shè)計步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路板。
2 接口硬件設(shè)計
PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)并行打印口是一個具有25個引腳,3個端址的控制接口。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)床的動作主要由8031來控制完成。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,先要生成后綴為.cnc的零件加工程此程序可由/CAM軟件自動編程,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)軟件對加工程序進(jìn)行檢查、編譯、粗插補(bǔ),如果發(fā)現(xiàn)錯誤,則給出詳細(xì)的錯誤信息,便于用戶修改。編譯通過后,生成可執(zhí)行文件,利用加工預(yù)覽可以在加工前對加工過程仿真。在確認(rèn)刀具軌跡符合要求況下,選擇操作面板上的“自動”檔,并按動“開始”按鈕,PC機(jī)則將處理后的數(shù)據(jù)通過打印接口送給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)床動作,完成數(shù)工。限位、急停信號送入8031的外中斷引腳,發(fā)生緊急情況時,8031響應(yīng)中斷,停止發(fā)送脈沖,機(jī)床停止運(yùn)動,同時向PC機(jī)發(fā)故障信號,使PC機(jī)停止向8031傳送數(shù)據(jù),并在屏幕上顯示相的報警信息,用戶可根據(jù)報警信息的提示及時排除故障。
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)的一個具體發(fā)向。PC價格的持續(xù)下降,特別是廉價的低檔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,利用開放式數(shù)控對機(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。
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