單片機在舊銑床改造中的應用

1 概述

90年代初，我國機械加工行業(yè)實(shí)現機電一體化對舊式機床進(jìn)行了不同程度的改造。我們在參與此項工作時(shí)，仔細分析了工廠(chǎng)的實(shí)際情況，本著(zhù)勤儉節約、降低改造成本的原則，采用數字控制系統作為步進(jìn)電機的主要控制裝置，對加工鞋底花紋的銑床進(jìn)行了改造，從而縮短了機械加工周期，提高了加工精度和生產(chǎn)效率?？刂葡到y見(jiàn)圖1。系統的CAM工作主要是通過(guò)單片機控制完成的，單片機按照輸入的加工程序進(jìn)行插補等各種運算產(chǎn)生進(jìn)給量，由軟硬件相結合的技術(shù)實(shí)現脈沖分配，輸出一系列脈沖信號，經(jīng)過(guò)功放驅動(dòng)步進(jìn)電機工作，實(shí)現了刀具按照規定曲線(xiàn)軌跡運動(dòng)的加工。

圖1 微機開(kāi)環(huán)控制系統框圖

2 系統設計

單片機工作原理

步進(jìn)電機具有輸出力矩較大、驅動(dòng)簡(jiǎn)單、控制精度高、容易與數字電路接口等優(yōu)點(diǎn)，在改造過(guò)程中，我們采用功能價(jià)格比合理的單片微處理機系統?PS，構成直接輸出步進(jìn)電機所需驅動(dòng)信號。X向、Y向、Z向步進(jìn)電機通過(guò)單片?PS程序分別從擴展的I/O接口電路中獲得驅動(dòng)脈沖信號（fx、fy、fz）、正反轉選擇信號（Sx、Sy、Sz）、置零信號（Se）以及聯(lián)動(dòng)信號（Sxy、Sxz、Syz），用于驅動(dòng)機械傳動(dòng)（滾珠絲杠）轉變?yōu)橹本€(xiàn)位移，進(jìn)行位置和速度控制。因為步進(jìn)電機運轉的步數是由驅動(dòng)脈沖的個(gè)數決定的。所以根據這一工作原理只要不斷改變繞組的通電狀態(tài)，步進(jìn)電機就會(huì )按規定方向運轉。當確定單片機晶振時(shí)，脈沖信號的最高頻率也就確定了。設計單片機程序將步進(jìn)電機繞組的各種不同通電方式按照二進(jìn)制編碼列表編程（見(jiàn)下表），執行不同次數的查表語(yǔ)句，輸出脈沖的頻率亦隨之變化。圖2是X方向脈沖分配子程序框圖。

圖2 X向脈沖分配子程序框圖

脈沖分配表 地址 代碼值 通電順序（A、B、C）
TAB+1 0BH 100
TAB+2 09H 110
TAB+3 0DH 010
TAB+4 0CH 011
TAB+5 0EH 001
TAB+6 0AH 101
注：1——通電 0——斷電