單片機在舊銑床改造中的應用

1 概述

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

圖1 微機開環控制系統框圖

2 系統設計

單片機工作原理

步進電機具有輸出力矩較大、驅動簡單、控制精度高、容易與數字電路接口等優點，在改造過程中，我們采用功能價格比合理的單片微處理機系統?PS，構成直接輸出步進電機所需驅動信號。X向、Y向、Z向步進電機通過單片?PS程序分別從擴展的I/O接口電路中獲得驅動脈沖信號（fx、fy、fz）、正反轉選擇信號（Sx、Sy、Sz）、置零信號（Se）以及聯動信號（Sxy、Sxz、Syz），用于驅動機械傳動（滾珠絲杠）轉變為直線位移，進行位置和速度控制。因為步進電機運轉的步數是由驅動脈沖的個數決定的。所以根據這一工作原理只要不斷改變繞組的通電狀態，步進電機就會按規定方向運轉。當確定單片機晶振時，脈沖信號的最高頻率也就確定了。設計單片機程序將步進電機繞組的各種不同通電方式按照二進制編碼列表編程（見下表），執行不同次數的查表語句，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