基于开放式数控系统的CA6140型车床数控化改造

　　1系统的构成及工作原理

　　该系统是由PC机和自行开发的数控控制板两级控制组成，其组成如图l所示。主要功能部件有：

　　

　　（1）PC机。可选用市面上任何一种机型，也可利用闲置低档配置的机型。在PC平台上可以开发出具有良好开放数控系统，从而增强经济型数控改造的整体效果。

　　（2）数控控制板。考虑到经济型数控改造的特点，数控板没有采用常见的ISA总线插卡，而是结合本课题的具体情自行开发一块以8031单片机为核心的数控控制板。它主要成实EI性任务，如机床状态检测、紧急情况处理、细插补运算、脉冲分配等。PC机利用标准并行打印口与8031进行通信，将预处理后的数控加工信息通过数控控制板完成对机床的控这种结构省去了打开机箱的麻烦，方便安装和维护。为提靠性和处理速度，采用硬件环形分配器产生脉冲控机的运转。为增强系统的抗干扰能力，输入输出信号要经电隔离。

　　（3）机床本体。为满足数控加工的要求，对原机床机械的改造主要有：①进给系统。拆除原机床进给箱、溜板箱内的零部件及光杠、滑动丝杠、挂轮。纵、横向以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速后由滚珠丝杠传动。原横向手动机构仍保留，以方便机床的手动调整。②主变速系统。保持原机床的主舳手动变速，数控系统仅控制主轴电机的起、停和正、反转。为实现螺纹加工功能，往机床主轴末端安装脉冲发生器作为主轴位信号的反锁元件。③刀架部分，原机床手动转位刀架保留不变。

　　（4）驱动电路。采用离低压驱动方式，自行设计步进电机驱动电路板。

　　2　接口硬件设计

　　PC机的标准并行打印口是一个具有25个引脚，3个端址的控制接口。本系统只需把PC机插补后的数据快速的下传，而上传的只是机床的少量状态信息，机床的动作主要由8031来控制完成。这种情况很适合打印机接口的通信特点。利用打印机接口在和数控控制板之间通信，不需增加额外硬件，只要把并行打的3个端口根据数控加工的需要重新定义即可利用，尤其适于经济型数控改造。数控控制板的有关组成电路如图2所示。

　　

　　3　系统的软件部分

　　本数控系统的软件部分采用VC6.0编写，三维图形实现。由于软件在PC平开发，因此适应能力强，界面通俗易懂，三维图形真实感强，系开放性能好，为以后的升级维护和功能的扩充修改提供了条件。

　　用户在数控加工时，先要生成后缀为.cnc的零件加工程此程序可由/CAM软件自动编程，也可在本系统的程序辑窗口手工编写。然后，由数控系统软件对加工程序进行检查、编译、粗插补，如果发现错误，则给出详细的错误信息，便于用户修改。编译通过后，生成可执行文件，利用加工预览可以在加工前对加工过程仿真。在确认刀具轨迹符合要求况下，选择操作面板上的“自动”档，并按动“开始”按钮，PC机则将处理后的数据通过打印接口送给8032，8031按升降速度硬件环分，发送脉冲给步进电机使机床动作，完成数工。限位、急停信号送入8031的外中断引脚，发生紧急情况时，8031响应中断，停止发送脉冲，机床停止运动，同时向PC机发故障信号，使PC机停止向8031传送数据，并在屏幕上显示相的报警信息，用户可根据报警信息的提示及时排除故障。

　　在本系统中，PC机和8031单片机之间快速可靠的数送是保证数控系统正常工作的关键，也是一个难点。

　　4　小结

　　基于PC的数控是目前开放式数控系统的一个具体发向。PC价格的持续下降，特别是廉价的低档PC机，为经济型控化改造开辟了新的途径。以PC为平台，利用开放式数控对机床进行数控化改造，符合数控技术发展的潮流，也有利床的操作和维护，增强了其适应能力。在经济型数控化改造中，充分利用并行打印口的功能，可降低开发成本，便于系统的和维修。实践证明，本数控系统功能完善，操作方便，成本低达到了数控化改造的要求。