经济型微机数控系统

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2841页（1786字）

经济型微机数控系统的特点是简单实用、价格低廉、操作维修方便，较适合于设备的更新改造。经济型微机数控系统多数为开环控制系统，由微机和步进电机驱动系统组成。常用的微机有如下几种：

①8位单板计算机。通常将单板机直接装入控制柜中。原磁带录放、7段显示功能都可保留，键盘只需重新定义就可使用。

②经过扩展的单片计算机。使用较多的是51系列单片机，其指令系统不仅具有丰富的逻辑运算和控制转移指令，而且还有乘除法运算指令，因此处理功能强；由于在111条指令中有49条单字节指令，半数以上为单机器周期指令，又由于外部晶振频率可选用12MHz的高频，因而程序运行速度快。现在，98系列单片机应用越来越多。与8位单板微机数控系统相比，单片机数控系统具有更高的稳定性、可靠性、性能价格比和更小的体积。

③STD总线工业控制机。在经济型数控系统中应用较多的是8位(也有的用16位)STD总线工业控制机。STD总线工业控制机具有三个重要设计特点，即可靠性、环境适应性以及标准化、模块化和组合化的开放式结构。由于STD总线工业控制机组合的灵活性，给数控系统性能的改进、产品的升格换代，现场故障诊断及维修，均带来很大的方便。

在经济型微机数控系统中，步进电机驱动系统性能的高低，在相当大的程度上影响着整个数控系统的质量。

经济型微机数控系统，大多数为两轴联动，可实现直线、圆弧插补，能自动过象限；具有多级加工速度，其最高速度可达3m／rnin以上；每道程序的最长加工距离可达9999．99mm，且可自动显示加工长度；具有手动和回原点功能；具有刀具半径、刀具长度和齿隙补偿功能；具有检索、改错、插入、删除等编辑功能；采用标准ISO代码编程。

已开发出的经济型微机数控机床已有多种，如经济型微机数控车床，它可完成内外圆柱面、内外锥面、球面和端面车削，可进行切槽、倒角、螺纹加工，还具有循环加工以及刀具自动交换等功能。二轴、三轴、四轴经济型微机数控铣床，除具有上述功能外，有的还具有凸凹加工和镜象对称加工功能。此外，还有经济型微机数控磨床，以及特种加工。冲剪加工经济型微机数控机床等。

经济型微机数控系统的输入有以下几种方式：

①磁带机输入。Z80单板机都具有磁带输入、转存功能。采用其它型式微机时，加进磁带机输入功能也不非常麻烦。

②键盘输入。一般使用小键盘。这种小键盘多数为非编码键盘，即键盘本身不能提供相应的ASCII码，需要对键盘的按键进行识别和重新定义。编译程序对输入的代码、数据进行编译，形成插补所需数据。

③将成熟的零件加工程序固化在EPROM中，需要时从中调出。在这种方式中，把键盘作为现场编辑用，需要时可对程序作适当修改。

经济型微机数控系统以脉冲的形式输出，因此，应采用脉冲增量插补(或称行程标量插补)。这种插补方法用软件模拟普通数控系统常用的逐点比较法、数字积分法(DDA)及这两种算法的改进型。由于插补输出的速率受插补程序所用时间的限制，因就限制了经济型微机数控机床的运行速度。

经济型微机数控机床以功率步进电机作为执行元件。微机产生的脉冲通过接口，经驱动器放大后驱动步进电机。若驱动器中带有环形分配器，微机与驱动器的接口比较简单，每轴只需要有方向控制线和步进控制线。如果驱动器中不带环形分配器，每轴输出接口的位数则由步进电机的相数决定，环形分配器的功能由软件来实现。为了使数控机床按照要求的速度进行加工，需有速度控制功能。此外，还需有自动升降速功能，以避免步进电机在高频下启动时的丢步现象或突然停止时的过冲现象。速度控制和自动升降速都可通过软件来实现。