数控技术在砂雕玻璃雕刻机中的应用

3 数控砂雕玻璃雕刻机的结构

　　3.1 机械运动部件的结构

　　数控玻璃雕刻机的机械运动结构，由步进电机、同步齿形带、机座、工作台、龙门架、圆柱型直线滚动导轨等机械部件组成。由X轴力一向运动部件和Y轴力一向运动部件构成二维机械运动系统(Z轴力一向只作距离调蔡，没有运动)，为气压磨料一喷射雕刻头装置提供X轴与Y轴力一向的运动，用以实现雕刻喷头的扫描雕刻加工。机械运动结构的布局如图2所示。

图2 数控砂雕玻璃雕刻机结构布局示意图

　　X轴力一向的机械运动部件，主要由龙门架、X轴步进电机、两圆柱型直线滚动导轨、同步齿形带及皮带轮、X轴运动托架等零部件组成。步进电机作为驱动元件，通过同步齿形带将运动传递给与之连接的X轴运动托架，从而使安装在托架上的气压磨料一喷射雕刻头装置得到X轴力一向的运动。

　　Y轴力一向的机械运动部件，主要由Y轴步进电机、两圆柱型直线滚动导轨、同步齿形带及皮带轮、机床底座等零部件组成。由步进电机驱动，通过同步齿形带将运动传递给与之连接的龙门架，从而使安装在龙门架上的气压磨料一喷射雕刻头装置得到Y轴力向的运动。

　　3.2 开放式数控系统的方案选择

　　随着计算机技术的飞速发展，采用PC微机开发开放式数控系统，己经成为数控系统技术发展的潮流，也是国内外开放式数控系统研究的一个热点。当前，PC微机化的开放式数控系统有3种实现途径。

　　(1) PC嵌入NC:是将PC板装入CNC内部，PC与CNC之间用专用的总线连接。这类系统结构复杂、功能强大，但价格昂贵。

　　(2)  NC嵌入PC:以通用微机为平台，以PC机标准插件形式的开放式可编程运动控制器为控制核心，PC机与运动控制器构成主从式、上下位计算机控制模式。通用PC机负责如数控程序编辑、人机界而管理等功能，运动控制器负责机床的运动、逻辑等功能的实时控制任务。运动控制片具有专用CPU,无需占用PC机资源。

　　(3)纯软件NC:完全使用软件来完成加工中的实时控制任务，用软件取代NC硬件模块，通过接口片对伺服驱动进行控制。由于不依赖于NC硬件，这种模式具有高度的灵活性和通用性，但是由于PC操作系统的实时性不强，且NC模块对软件编制的要求很高，因此口前只有一些大型厂家在进行研究川。

　　基于上述分析，在当前技术条件下选择NC嵌入PC的力一式，采用PC+运动控制器模式，进行砂雕玻璃雕刻机数控系统的开发。这种基于上、下位机的双CPU开放式的数控系统，能充分发挥计算机处理速度快，人机接口友好的特点，具有较大的实用价值。

　　3.3 基十PC的开放式数控系统硬件结构

　　基于PC+运动控制器模式开发的开放式数控系统的硬件结构原理如图3所示。数控系统的主机为PC 机,操作系统为Windoves  98/2000。运动控制器选用的是国产(深圳市雷赛机电技术开发有限公司)DMC1000运动控制片和(台湾研华公司)PCI -1762数字输入输出控制片作实时控制的下位机。选用两台BYC系列永磁感应式步进电机，作二维机械运动机构的伺服驱动电机。

图3 数控系统硬件结构原理框图

　　用作下位机的DM C 1000与PCI一1762片均通过PCI总线力一式与上位PC机通讯，片上无需进行任何跳线设置，所有资源自动配置;对外接口均采用SISC型插头、多芯高密度屏蔽电缆接线力一式，信号连接力一便、紧凑，提高了控制片的可靠性和抗十扰能力;在软件力一而都相应配备了Windows98/2000/NT下的动态连接库和功能丰富的函数库，支持用户按照各自具体应用的特殊工艺要求，自主编程和开发专门用途的开放式数控系统。

　　DMC 1000片主要用于对X, Y轴两个运动力一向步进电机的控制，它接受PC机主CPU的指令，处理所有运动控制的细节:自动升降速计算、行程控制、脉冲和力一向信号的输出等，完成雕刻机系统的运动控制。PCI-1762片主要用于气动电磁阀、气压喷射雕刻头装置的开、关自控，以及其它数字信息的输入、输出控制，它一力一面接受PC机指令、完成自动雕刻加工任务，同时兼顾对系统的输出状态、运动位置状态、电气开关状态、压缩空气的压力状态和磨料盒的料位状态、原点和限位开关等信号的检测。并且，将这些信息及时反馈给PC机，完成雕刻机系统的各种实时控制任务。