前言 
　　長度較小的非圓柱面，可以采用數(shù)控銑床加工，也可以采用線切割加工（單件生產(chǎn)）六敬。但當非圓柱面達到一定長度后，用上面的兩種方法就無能為力或加工成本太高了驾荣。如系列羅茨真空泵和羅茨鼓風機的轉子（圖1所示外构，其截面輪廓線由多段漸開線、外擺線和圓弧組成播掷，長度在300mm以上）审编、大型水環(huán)泵葉輪模型的葉片（截面輪廓線由多段直線和圓弧組成，長度在500mm以上）歧匈。為了適應截面輪廓線是復雜曲線的柱面工件的加工垒酬，筆者自行研制出了基于IPC的刨床CNC系統(tǒng)，并對某真空泵生產(chǎn)廠家的小型龍門刨床進行了數(shù)控改造嚎猛。

　　1 小型龍門刨床的機械改造 

    　小型龍門刨床數(shù)控改造的方法是將手動調(diào)節(jié)刀架變成由步進電動機驅動的數(shù)控刀架薛苫，Z步進電動機控制刀架在垂直方向的移動，X步進電動機控制刀架在水平方向的移動拉鳄。在滑臺底座靠近滑塊的部位安裝三個接近開關排貌，在滑塊上固定一個與三個接近開關平行又在運動過程中與三個開關都能接近的滑塊位置標志塊（鐵塊），兩者共同用于滑塊運動方向和位置的檢測凳福。另外投谅，在滑臺上安裝一個簡易的對刀裝置。經(jīng)過負載（摩擦力则钩、轉動慣量等）計算蘑劲，驅動刀架上下移動（Z坐標軸）和左右移動（X坐標軸）的步進電動機分別選用 110BF003型和 130BF003型吹磕。這兩個坐標移動的脈沖當量均為0.01mm。

    　2 刨床CNC系統(tǒng)硬件結構

  　 該數(shù)控系統(tǒng)采用PC總線紧除、主頻為100MHZ的486CPU工業(yè)控制機作主機，具有標準16位數(shù)據(jù)總線和擴展功能靈活的插板式結構班聂，可根據(jù)系統(tǒng)要求竿靠，進行結構最優(yōu)化配置（圖3）。 圖 3刨床CNC系統(tǒng)硬件結構 該數(shù)控系統(tǒng)利用IO／TIMER（并行輸入輸出／定時器）接口板上的8255A來控制兩個步進電動機的運動霍衫，接收滑臺回程和位置傳感器信號候引、刀架限位開關信號、功能選擇開關信號敦跌，接口板上的8253定時器用于步進電動機中斷運行服務程序澄干，時鐘頻率為2MHz。

    　3 刨床CNC系統(tǒng)軟件 
    　刨床CNC系統(tǒng)軟件以Windows操作系統(tǒng)為平臺柠傍，采用模塊化麸俘、結構化的C語言編程，系統(tǒng)軟件的界面采用了中文菜單結構惧笛，人機界面友好从媚，操作方便。具體結構如圖4所示患整。該系統(tǒng)軟件主要由三個模塊組成：程序編制拜效、刀具位置調(diào)整和運行控制，在每一個模塊中 又分多個子模塊各谚。

    　3．1 程序編制模塊
   
    　一個正確的加工程序編制必須經(jīng)過以下階段：程序編制紧憾、語法檢查、模擬仿真和刀具的干涉甥鼠、過切檢查块生。在該 CNC軟件系統(tǒng)中，加工程序編制可采用多種方式：圖形自動編程惑妥，手工編程值舌，列表曲線編程。列表曲線文件的數(shù)據(jù)和加工程序可以通過軟驅輸人或利用全屏幕編輯器通過鍵盤輸人示荠，也可以通過串行通訊接口輸人漓蜗。

    　圖形編程包括以下步驟：
    　（1）輪廓曲線的編輯輸人首先通過交互式圖形操作界面节立，按照曲線的走向輸入各段直線螃恕、圓弧、曲線輸入后可以進行修改患并、放大膳几、縮小和對稱等編輯處理。
    　（2）求偏置曲線對上面編輯好的曲線启疙，按要求的刀尖半徑躁绸，生成等距曲線，即偏置曲線臣嚣。
    【还巍（3）自動編程將偏置曲線按照給定的精度要求用直線進行擬合，并轉化成G代碼加工程序硅则。
    ⊙透浮（4）模擬仿真運行以模擬運行方式運行加工程序，并動態(tài)地顯示刀尖運動軌跡怎虫。如果加工程序正確暑认，模擬顯示的軌跡會與前面的偏置曲線相重合。
    　列表曲線的編程也是在圖形編程界面下進行大审。首先讀人列表曲線數(shù)據(jù)文件蘸际，按照數(shù)據(jù)文件中點的順序，相鄰點以直線相連徒扶，并顯示出來捡鱼。然后在此基礎上進行樣條擬合、光順和偏置處理酷愧，再按精度要求離散成小段直線逛径，并自動生成加工程序。
    　交互式圖形編程和模擬仿真運行濒垫，使得復雜曲線和列表曲線加工程序的編制不僅效率高匕憋，而且方便、直觀久泞、可靠族帅。 
    　該CNC系統(tǒng)的運行主要包括以下方式：自動運行、快速空運行淡藻、手動運行和點動運行廊睹。
   
    　自動運行是CNC系統(tǒng)運行控制的核心部分，它按加工程序運行缔沐。如果正在執(zhí)行的加工語句的最后一條指令是M32贤疆，則刀具根據(jù)滑臺的往復運動信號作間歇進給運動；如果是M33尊陪，則作連續(xù)移動枫演，滑臺的往復運動信號對它不起作用，即作快速空運行段物。加工中如果 滑臺停止往復運動酵熙，則刀具的進給運動也停止轧简。這一功能可以使工人沿用刨床的操作習慣，通過控制滑臺往復運動的啟拓叶控制刀架進給運動的啟停哮独。
   
    　自動運行程序由前臺和后臺兩部分組成，后臺程序完成并行口 8255A和定時器8253的初始化察藐、指令譯碼借嗽、控制中斷服務程序的執(zhí)行頻率（速度調(diào)節(jié)）、暫停转培、單段和啟動控制、加工軌跡動態(tài)跟蹤顯示和坐標翻轉顯示浆竭；前臺程序是中斷服務程序浸须，它主要完成插補運 算、步進電動機運轉控制邦泄、升降速控制删窒、接受滑臺往返和位置傳感器的信號。刀具的間歇進給運動是在滑臺的返程過程中完成的顺囊『芰茫滑臺一次往返刀具的進給量，可以通過功能鍵進行設定或修改端辛，最小值為二個脈沖當量咨只。自動運行程序的另外一個功能是在按下"連續(xù)"功能鍵時，刀具的間歇進給可以變成連續(xù)進給希没；該功能鍵抬起時械拉，刀具又可恢復間歇進給。在粗加工毛坯件時腿伟，由于加工余量的不均勻鸿铐，有的地方可能會作空進給，采用此功能可以快速躍過此處芬过，大大提高加工效率胞仅。
   
    　快速空運行也是按照加工程序控制刀具運動的，但它是作連續(xù)運行佣今。通過它可以檢查刀具和工件毛坯的相對位置關系唁映，從而確定初次加工的刀具高度位置】恐快速空運行程序也是由前耳鸯、后臺兩部分組成，其結構和自動運行程序的結構類似膀曾，只是中斷服務程序不受滑臺往返運動的控制县爬。
   
    　在選擇開關處于自動運行狀態(tài)下阳啥，點動功能只能在滑臺的返程中起作用，刀具連續(xù)移動最大位移量可以設定财喳。該功能為加工過程中的刀具位置調(diào)整帶來了方便察迟。如在吃刀太深時，可在不停止加工的情況下提刀耳高。
   
    　根據(jù)選擇扎瓶，手動運行也可受滑臺往返運動的控制，作間歇運動泌枪。手動功能可以用于平面加工概荷，而且不用編程。這種方式為平面加工帶來了方便碌燕。

    　4 結束語
   
　　筆者用自行研制的刨床CNC系統(tǒng)為某企業(yè)的小型龍門刨床進行了數(shù)控化改造误证，成功地實現(xiàn)了系列水環(huán)泵葉輪葉片模型的加工和系列羅茨真空泵轉子大批量生產(chǎn)，不僅加工效率高预旺，而且加工質量穩(wěn)定可靠棕凉。經(jīng)過近幾年的不斷改進和完善，該CNC系統(tǒng)已具有實時加工控制浪熙、圖形自動編程桃镐、復雜曲線和列表曲線擬合、編程锨蹄、刀具磨損補償杈鸵、自動對刀、模擬仿真和加工軌跡跟蹤顯示等功能努墩。該刨床CNC系統(tǒng)岸欣，不僅適用于小型龍門刨床的數(shù)控化改造，也適用于其它形式的刨床的數(shù)控化改造摊谢。

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