基于PC机的微小孔振动钻床数控系统

3 基于PC机的微小孔振动钻床数控系统软件的设计

　　在数控系统软件的开发中，采用标准的开发环境，既降低开发成本，又可开发出性能更优越的系统，同时还能降低维修成本。众所周知，在基于PC机的系统开发中，Windows操作系统具有统一的友好图形界面以及丰富的软件资源和开发工具，同时又是基于抢占式的多任务操作系统，实现实时多任务功能不需要用户的干预。因此在本系统软件开发中，选用Windows98作为操作系统平台，利用VisualC++6．0作为软件的开发工具开发可视化、操作界面良好的数控系统。

　　与此同时，本系统采用的PCI2003和MPC2810两块控制卡本身包含由开发商提供的设备驱动程序，它既负责各个功能实现中对底层硬件操作的交换细节，确保各个功能的有效实现，又提供了一致的标准模块应用接口，在用VC++编写应用程序时，可以直接凋用，有利于实现系统集成和功能调用的硬件无关性，为编程者提供了极大地方便。所以，当底层硬件设备发生改变时，只需安装相应的驱动程序并调用相应的函数，对用户应用程序没有太大的影响。

　　为了使整个系统具有最大的开放性和扩展性，根据系统硬件结构平台特点，本文采用一种开放式、模块化结构设计方法将整个软件系统划分为多个功能模块，图2为各模块之间的层次结构。各个模块的功能介绍如下：

图2钻床数控系统软件模块结构

　　(1)人机界面主控模块：用友好的界面设计来实现人机对话，用户可以用鼠标点击和键盘输入的方式完成电机运动参数、传感器参数、启动、停止、采集、定位等功能。

　　(2)X、Y轴定位模块：接收用户给定孔的x、Y定位参数(移动距离、移动速度等)，生成一定频率和数量的脉冲波形，输出到功率驱动部件，完成对X、Y向步进电机的控制。

　　(3)主轴(z轴)进给模块：接收给定的主轴进给深度和速度，控制生成一定频率和数量的脉冲波形，输出到功率驱动部件，完成对z向步进电机的控制。

　　(4)主轴旋转模块：该模块将给定的旋转速度值进行数据换算和LSB码转换输出对应的模拟信号(电压)到电机驱动器，完成对直流无刷电机的控制。

　　(5)制振器控制模块：该模块控制MPC2810的两个DO口输出具有一定频率的推免的相位相差180°数字方波信号，以控制制振器的振动。

　　(6)数据采集模块：用来处理由采集卡读取传感器传输的信号。

　　钻床执行部件控制流程：数控加工过程中，能够有效、合理、协调地控制系统执行部件运动是非常重要的，图3为本文十字数控滑台的控制流程，钻孔定位时，首先判断滑台是否需要返回加工原点，如果需要，执行返回原点命令将滑台归位到机械原点，然后，执行孔的定位操作。

图3十字数控滑台控制流程

　　图4为本文钻孔加工控制流程，首先读入孔的加工参数，然后依次输出直流旋转电机、Z向步进电机以及制振器的控制信号(顺序不能变)以控制对应执行部件开始运动，然后判断是否进行数据采集。如果是，需要调用数据采集模块(此模块置于单独的线程中)，最后判断是否停止加工(可以随时停止各执行部件的运行，即使没有加工到初始设定的位置)。

图4钻孔加工控制流程

4 结论

　　本文基于NC嵌入PC的设计思想，利用“PC机+A/D功能卡”构建的微小孔振动数控钻床样机已制作完成，在系统中PC机实现友好的人机界面、灵活的系统配置、增强的外部软件接口，配合两张控制卡进行各种信号的输入输出，完成位置控制、速度控制等实时任务l以Windows98操作系统为软件开发平台，各功能模块化设计。将这种软硬件设计方法应用于微小孔振动钻床，使其专用性强，结构简单，易于维修，制造周期短且提高了机床的性价比，适合于小规模的数控系统。目前，样机已经通过测试，系统工作可靠，参数调节满足实验要求，事实证明这是一种比较快捷可行的经济型数控系统方案。