車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)直接影響數(shù)控系統(tǒng)的加工性能和操作性能。本文介紹經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些問(wèn)題及處理方法。

1 功能選擇

    系統(tǒng)功能選擇的方法有幾種不同的方式，使用CRT顯示器作為顯示終端時(shí)，可以制作功能菜單，用戶可以通過(guò)菜單選擇功能。但經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)為了降低成本，一般不用CRT顯示器，而用數(shù)碼管組成顯示終端。這時(shí)可用波段開(kāi)關(guān)通過(guò)并行接口組成功能選擇電路。圖1是由接口電路8255和波段開(kāi)關(guān)組成功能選擇電路的原理圖。

圖1 功能選擇及對(duì)刀處理電路原理

程序編輯——加工程序的錄入、檢查和修改。

參數(shù)設(shè)定——設(shè)定傳動(dòng)間隙、G00速度、刀具參數(shù)等。

文件處理——加工程序裝入和轉(zhuǎn)存等。

對(duì)刀處理——手動(dòng)和自動(dòng)檢測(cè)刀具位置和半徑參數(shù)并自動(dòng)存入系統(tǒng)。

手動(dòng)處理——手動(dòng)進(jìn)給。

連續(xù)加工——連續(xù)執(zhí)行加工程序。

單段加工——每次執(zhí)行一段加工程序。

    在系統(tǒng)啟動(dòng)后的主程序和以后的各個(gè)功能程序中，通過(guò)8255循環(huán)檢測(cè)波段開(kāi)關(guān)的位置，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能模塊。

2 對(duì)刀處理

    我們?cè)O(shè)計(jì)的車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中采用的對(duì)刀方式既可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)刀，又可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)刀。對(duì)刀棒為一定尺寸的絕緣圓棒，其頭部采用金屬材料，與機(jī)床絕緣，刀具通過(guò)機(jī)床接地。對(duì)刀時(shí)刀架帶動(dòng)刀具向?qū)Φ栋艨拷�，�?duì)刀信號(hào)經(jīng)8255的PA7送入系統(tǒng)。刀尖與對(duì)刀棒不接觸時(shí)系統(tǒng)接收到高電平，刀尖與對(duì)刀棒接觸時(shí)系統(tǒng)接收到低電平。

    進(jìn)入對(duì)刀功能后有三種選擇，手動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)對(duì)刀和計(jì)算刀補(bǔ)值。

    手動(dòng)對(duì)刀方式，顯示當(dāng)前刀位號(hào)，用鍵盤(pán)的換刀鍵手動(dòng)換刀，用鍵盤(pán)的方向鍵(橫向或縱向)移動(dòng)刀具。當(dāng)?shù)毒吲c對(duì)刀棒接觸后，刀具移動(dòng)自動(dòng)停止并保存其移動(dòng)距離，繼續(xù)等待鍵盤(pán)操作。當(dāng)選擇退出手動(dòng)對(duì)刀時(shí)，則退出手動(dòng)對(duì)刀功能返回對(duì)刀主程序。

    自動(dòng)對(duì)刀方式，首先保證刀具從1號(hào)位開(kāi)始，并顯示當(dāng)前刀位號(hào)。自動(dòng)對(duì)刀分為縱向?qū)Φ逗蜋M向?qū)Φ丁？v向自動(dòng)對(duì)刀時(shí)，刀具從第一把刀開(kāi)始縱向移動(dòng)至與對(duì)刀棒接觸時(shí)并記錄下該刀具的移動(dòng)距離，將該刀具退至原位并自動(dòng)換至第二把刀，縱向移動(dòng)至與對(duì)刀棒接觸并記錄下該刀具的移動(dòng)距離，直到所有刀具完成對(duì)刀并自動(dòng)保存刀具移動(dòng)距離。橫向自動(dòng)對(duì)刀的方法與縱向相同，只是刀具的移動(dòng)方向不同。當(dāng)選擇退出自動(dòng)對(duì)刀功能時(shí)，則退出自動(dòng)對(duì)刀功能返回對(duì)刀主程序。

    刀補(bǔ)計(jì)算是計(jì)算對(duì)刀后的其它刀具相對(duì)第一把刀具的位置差及將計(jì)算結(jié)果存入系統(tǒng)的刀補(bǔ)參數(shù)區(qū)。

3 顯示處理

    經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的顯示器大多由數(shù)碼管組成。數(shù)碼管顯示可采用動(dòng)態(tài)顯示，也可采用靜態(tài)顯示。

    動(dòng)態(tài)顯示使用的元器件少，電路簡(jiǎn)單。其原理如圖2所示，一排數(shù)碼管有一個(gè)段顯和一個(gè)位顯地址，圖中只畫(huà)出了一個(gè)數(shù)碼管。段顯用來(lái)控制要顯示的字符(字形代碼)，位顯用來(lái)控制哪一個(gè)數(shù)碼管顯示。要使某一個(gè)數(shù)碼管顯示某一個(gè)字符時(shí)，先將要顯示的字形代碼送段顯地址，再使位顯數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)該數(shù)碼管的位為1(或0)，而其它位為0(或?yàn)?)，然后將該數(shù)據(jù)送位顯地址。

圖2 動(dòng)態(tài)顯示原理圖

    靜態(tài)顯示使用的元器件多，電路復(fù)雜，每個(gè)數(shù)碼管有一個(gè)段顯示地址，無(wú)位顯地址。每個(gè)數(shù)碼管上有一個(gè)鎖存器將要顯示的數(shù)據(jù)鎖存，這種顯示方法只要不向數(shù)碼管送新的數(shù)據(jù)，其顯示內(nèi)容不會(huì)消失。如果顯示數(shù)據(jù)不變，不需要顯示刷新，只有在要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，才需要向顯示器注入要顯示的數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)中有EPROM(用來(lái)存放系統(tǒng)程序)，RAM(用來(lái)存放加工程序)，接口電路8255(用來(lái)作輸入、輸出)等，每片內(nèi)存都要有一定的地址范圍，而數(shù)碼管地址可以連續(xù)。為解決這個(gè)問(wèn)題可以采用二級(jí)譯碼，電路原理如圖3所示。圖中CS1作為系統(tǒng)的EPROM片選信號(hào)，CS2作為系統(tǒng)的RAM片選信號(hào)，CS3、CS4及CS5作為系統(tǒng)的8255片選信號(hào)。3—8譯碼器用來(lái)處理顯示，若系統(tǒng)中有多排數(shù)碼管時(shí)，可以使用多個(gè)3—8譯碼器，不同的3—8譯碼器A、B、C端接不同的地址線。

圖3 靜態(tài)顯示電路原理圖