1系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

　　該系統(tǒng)是由PC機和自行開發(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?？蛇x用市面上任何一種機型，也可利用閑置低檔配置的機型。在PC平臺上可以開發(fā)出具有良好開放數(shù)控系統(tǒng)，從而增強經(jīng)濟型數(shù)控改造的整體效果。

　?。?）數(shù)控控制板。考慮到經(jīng)濟型數(shù)控改造的特點，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單片機為核心的數(shù)控控制板。它主要成實EI性任務(wù)，如機床狀態(tài)檢測、緊急情況處理、細插補運算、脈沖分配等。PC機利用標(biāo)準(zhǔn)并行打印口與8031進行通信，將預(yù)處理后的數(shù)控加工信息通過數(shù)控控制板完成對機床的控這種結(jié)構(gòu)省去了打開機箱的麻煩，方便安裝和維護。為提靠性和處理速度，采用硬件環(huán)形分配器產(chǎn)生脈沖控機的運轉(zhuǎn)。為增強系統(tǒng)的抗干擾能力，輸入輸出信號要經(jīng)電隔離。

　?。?）機床本體。為滿足數(shù)控加工的要求，對原機床機械的改造主要有：①進給系統(tǒng)。拆除原機床進給箱、溜板箱內(nèi)的零部件及光杠、滑動絲杠、掛輪?？v、橫向以步進電機作為驅(qū)動元件，經(jīng)一級齒輪減速后由滾珠絲杠傳動。原橫向手動機構(gòu)仍保留，以方便機床的手動調(diào)整。②主變速系統(tǒng)。保持原機床的主舳手動變速，數(shù)控系統(tǒng)僅控制主軸電機的起、停和正、反轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)螺紋加工功能，往機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，原機床手動轉(zhuǎn)位刀架保留不變。

　?。?）驅(qū)動電路。采用離低壓驅(qū)動方式，自行設(shè)計步進電機驅(qū)動電路板。

　　2　接口硬件設(shè)計

　　PC機的標(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機插補后的數(shù)據(jù)快速的下傳，而上傳的只是機床的少量狀態(tài)信息，機床的動作主要由8031來控制完成。這種情況很適合打印機接口的通信特點。利用打印機接口在和數(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，三維圖形實現(xiàn)。由于軟件在PC平開發(fā)，因此適應(yīng)能力強，界面通俗易懂，三維圖形真實感強，系開放性能好，為以后的升級維護和功能的擴充修改提供了條件。

　　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)軟件對加工程序進行檢查、編譯、粗插補，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則給出詳細的錯誤信息，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)送脈沖給步進電機使機床動作，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，機床停止運動，同時向PC機發(fā)故障信號，使PC機停止向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機和8031單片機之間快速可靠的數(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。

　　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，為經(jīng)濟型控化改造開辟了新的途徑。以PC為平臺，利用開放式數(shù)控對機床進行數(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，增強了其適應(yīng)能力。在經(jīng)濟型數(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。實踐證明，本數(shù)控系統(tǒng)功能完善，操作方便，成本低達到了數(shù)控化改造的要求。