单片机在旧铣床改造中的应用

铣床加工与控制软件

改造后的铣床可用手控操纵，也可通过计算机编程自动控制。从硬件上配以步进电机为执行元件；从软件上开发计算机CAD/CAM程序，使之成为加工的控制器。鞋底花纹加工的软件参数主要是根据工艺要求和轻工业部部颁标准编程，由系统PC机（上位机）计算后，通讯给单片机（下位机）执行控制步进电机完成的。

设计的CAD软件具有对胶鞋大底的底样进行样条曲线拟合、边框设计和求任意平面曲线交点的功能；具有鞋底放样、花纹图案设计、拼合设计和系列化设计的功能；具有图形变换、映射成对设计的功能；具有计算显示加工刀具运动轨迹的功能；具有数据处理并将刀具轨迹直接传输给I/O接口进行加工的功能。实施加工时考虑到系统设计为开环控制，其精度较闭环系统差的问题，采用交互式输入工艺参数、工件加工设置绝对零点、确定加工工艺路线、消除舍入误差的累积效应和间隙补偿等方法来解决。其中交互式输入工艺参数的方法是对加工花纹深度不同，便于提示操作者而采用的一种便利方法；设置绝对零点的方法是因为开环控制没有可靠的绝对零点，花纹板数据量大，加工时间较长，于是就在模板上钻一个锥孔作为对刀点（图3），编程加工时总以该点为加工起点，自动给出由该点到实际加工起点的空行程指令，这样在加工过程中出现意外情况时，有恢复加工的能力。加工工艺路线是由几何模型数据库决定的，是为提高加工效率，希望刀具空行程路线尽量短、尽量减少曲线加工过程的反向间隙而采用的方法。消除舍入误差的累积效应和间隙补偿的方法在开环控制系统中是必不可少的。因为加工指令都是用相对坐标编程的，每条指令都需对不是一个脉冲当量的部分进行舍入取整，不可避免地会有舍入误差出现，在加工时若舍入误差累积量增大，将会严重地影响鞋底花纹的加工质量。选择使用绝对坐标处理数据，编程时在曲线间记录上一条曲线的终点到对刀点实际走的脉冲个数，本条曲线的起点到对刀点应该走的脉冲个数，以此两者之差作为曲线间的空行程数。这样从数值上就能保证到各条曲线起点处所发出的脉冲数是准确的，从而把舍入误差限制在一条曲线内。对传动间隙的补偿主要是判断加工行程方向，当某一个坐标轴接受了反向指令时，该坐标轴在进行脉冲分配控制前，调用间隙补偿子程序，发出一定数量的间隙补偿进给脉冲，使工作台自动越过传动间隙，然后再按指令脉冲移动，就消除了传动间隙误差。

图3 两维鞋底外廓曲线图