車床經(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)可用波段開關(guān)通過并行接口組成功能選擇電路。圖1是由接口電路8255和波段開關(guān)組成功能選擇電路的原理圖。

圖1 功能選擇及對刀處理電路原理

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。

對刀處理——手動和自動檢測刀具位置和半徑參數(shù)并自動存入系統(tǒng)。

手動處理——手動進(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)啟動后的主程序和以后的各個功能程序中，通過8255循環(huán)檢測波段開關(guān)的位置，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能模塊。

2 對刀處理

    我們設(shè)計(jì)的車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中采用的對刀方式既可實(shí)現(xiàn)手動對刀，又可實(shí)現(xiàn)自動對刀。對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，刀具通過機(jī)床接地。對刀時(shí)刀架帶動刀具向?qū)Φ栋艨拷�，對刀信號�?jīng)8255的PA7送入系統(tǒng)。刀尖與對刀棒不接觸時(shí)系統(tǒng)接收到高電平，刀尖與對刀棒接觸時(shí)系統(tǒng)接收到低電平。

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

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

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

    刀補(bǔ)計(jì)算是計(jì)算對刀后的其它刀具相對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)碼管顯示可采用動態(tài)顯示，也可采用靜態(tài)顯示。

    動態(tài)顯示使用的元器件少，電路簡單。其原理如圖2所示，一排數(shù)碼管有一個段顯和一個位顯地址，圖中只畫出了一個數(shù)碼管。段顯用來控制要顯示的字符(字形代碼)，位顯用來控制哪一個數(shù)碼管顯示。要使某一個數(shù)碼管顯示某一個字符時(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，每個數(shù)碼管有一個段顯示地址，無位顯地址。每個數(shù)碼管上有一個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(用來存放系統(tǒng)程序)，RAM(用來存放加工程序)，接口電路8255(用來作輸入、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)。為解決這個問題可以采用二級譯碼，電路原理如圖3所示。圖中CS1作為系統(tǒng)的EPROM片選信號，CS2作為系統(tǒng)的RAM片選信號，CS3、CS4及CS5作為系統(tǒng)的8255片選信號。3—8譯碼器用來處理顯示，若系統(tǒng)中有多排數(shù)碼管時(shí)，可以使用多個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