CN106933193A - 磨床数显控制仪表及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磨床数显控制仪表及其运行方法，电子手轮TG1输出经光耦分别接至单片机的2路输入端；4个仪表参数设定按钮开关K1至K4连接单片机的4路输入端；快速上升按钮开关SA2、快速下降按钮开关SA1、上限位行程开关KX2、下限位行程开关KX1、运行启动按钮开关SA3、运行模式选择开关SB2、手轮倍率选择开关SB1和横向到位信号开关KA1输出经光耦分别接至单片机的8路输入端；单片机的2路输出端经过光耦隔离和三极管，分别接至电机驱动器输入端；电机驱动器输出端与电机连接；单片机的8路输出端并联接至数码管的显示笔画控制端，单片机的9路输出端经由放大器接至数码的显示位选通控制端。本发明能够实现磨床磨削进给的高精度数字控制以及自动磨削控制。

Description

磨床数显控制仪表及其运行方法
技术领域
本发明涉及机床数控技术领域，具体涉及一种磨床数显控制仪表及其运行方法。
背景技术
普通平面磨床在进行磨削加工时，通过人工操作机械手轮来调节磨削进给量，操作精度不高(通常为10μm)，生产效率低，为解决这些问题，通常是采用CNC或PLC来构成数控系统，通过伺服电机或步进电机驱动进给机构来实现磨床磨削进给的高精度数字控制，但是由于这样的数控系统造价昂贵，大量的中小型平面磨床无法采用。
发明内容
本发明所要解决的是人工操作调节磨床削进给量精度不高，以及现有磨床数控系统造价昂贵的问题，提供一种磨床数显控制仪表及其运行方法。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
磨床数显控制仪表，主要由单片机、光耦、仪表参数设定按钮开关、三极管、放大器和数码管组成；仪表外部的电子手轮TG1输出的两路正交进给指令脉冲信号经过光耦隔离后分别接至单片机的2路输入端；4个仪表参数设定按钮开关K1至K4连接单片机的4路输入端；仪表外部的快速上升按钮开关SA2、快速下降按钮开关SA1、上限位行程开关KX2、下限位行程开关KX1、运行启动按钮开关SA3、运行模式选择开关SB2、手轮倍率选择开关SB1和横向到位信号开关KA1输出的外部操作信号经过光耦隔离后分别接至单片机的8路输入端；单片机的2路输出端输出的驱动脉冲信号和驱动方向信号经过光耦隔离，并经三极管放大后，分别接至仪表外部的电机驱动器的进给脉冲信号及进给方向信号的输入端；电机驱动器与仪表外部的电机连接；单片机的8路输出端并联接至数码管的显示笔画的控制端，单片机的9路输出端经由放大器接至数码的显示位选通的控制端。
上述磨床数显控制仪表，还进一步包括至发光二极管L1和L2；单片机的2路输出端通过放大器分别接至发光二极管L1和L2。
上述方案中，发光二极管L1和L2为运行指示灯和报警指示灯。
上述磨床数显控制仪表，还进一步包括电源模块，该电源模块将仪表外部的24V直流电源转换成供仪表内部电路使用的5V的直流工作电源。
上述方案中，仪表外部的电机驱动器与仪表外部的伺服电机或步进电机连接。
上述方案中，数码管为8位数码管。
上述磨床数显控制仪表的运行方法，包括如下步骤：
通过仪表参数设定按钮开关K1至K4，将磨床的磨削参数预先输入单片机中存储起来；
用外部运行模式选择开关SB2选择手动运行模式，同时操作快速上升按钮开关SA2或快速下降按钮开关SA1，单片机获得指令，即向电机驱动器发出快速脉冲串及方向信号，驱动电机带动进给机构，使得磨头做快速上升或下降运动,当运动至极限位置时，上限位行程开关KX2或下限位行程开关KX1发出信号，单片机会限制相应方向的脉冲输出；
在手动运行模式下摇动电子手轮TG1，电子手轮TG1发出相位相差90°的A、B两路正交脉冲，单片机收到此进给脉冲指令，根据预设磨削参数计算并发出相应数量的脉冲及方向信号，经电机驱动器驱动电机带动进给机构，使得磨头获得相应的进给量；
在手动运行模式下将磨头对好刀后，操作运行模式选择开关SB2切入自动运行模式，操作运行启动按钮开关SA3进入自动磨削状态；每当磨削横向到位开关KA1信号到来时，单片机根据预设的磨削参数，自动发出对应每次磨削进给量的进给脉冲及方向信号，经电机驱动器去驱动电机带动进给机构，使得磨头获得相应的磨削进给量；全部磨削完成后，单片机发出返程脉冲及方向信号，驱动磨头回到之前对好刀的磨削起点，从而自动完成整个磨削加工过程。
上述磨床数显控制仪表的运行方法，还进一步包括如下步骤：在参数设置以及手动或自动操作过程中，单片机按照循环显示扫描的时序，将当前显示位的选通信号轮流送到数码管的显示位选通的控制端，同时将当前选通显示位需要显示的数据笔画信号发送到数码管模块显示笔画的控制端。
上述磨床数显控制仪表的运行方法，还进一步包括如下步骤：单片机通过发光二极管L1和L2显示运行状态；其中发光二极管L1为报警指示灯，发光二极管L2为运行指示灯。
与现有技术相比，本发明能够实现磨床磨削进给的高精度(1μm)数字控制以及自动磨削控制；具有结构简单可靠和操作使用方便特点。
附图说明
图1为磨床数显控制仪表的电路原理图。
具体实施方式
一种磨床数显控制仪表，如图1所示，其主要电路由单片机、数码管、光耦和电源构成。
仪表外部的电子手轮TG1输出的A、B两路正交进给指令脉冲信号经过光耦U10隔离后分别接至单片机U6的第40脚RD2和第41脚RD3。
4个仪表参数设定按钮开关K1至K4分别接至单片机U6的第19-22脚RA0-RA3。单片机U6与参数设定按钮开关K1至K4相连，操作开关K1至K4设定磨削参数。
仪表外部的快速上升按钮开关SA2、快速下降按钮开关SA1、上限位行程开关KX2和下限位行程开关KX1经过光耦U8隔离后分别接至单片机U6的第2-5脚RD4-RD7。
仪表外部的运行启动按钮开关SA3、运行模式选择开关SB2、手轮倍率选择开关SB1和横向到位信号开关KA1经过光耦U9隔离后分别接至单片机U6的第42-44脚和第1脚RC4-RC7。
单片机U6的第38脚RD0输出的驱动脉冲信号和第39脚RD1输出的驱动方向信号经过光耦U11隔离，并经三极管T2和T1放大后，分别接至外部伺服电机或步进电机的电机驱动器DRV1的进给脉冲信号及进给方向信号输入端，通过伺服电机或步进电机M1驱动磨床进给机构实现磨头(砂轮)的磨削进给。
单片机U6的第8-11脚和第14-17脚RB0-RB7分别并联接至数码管模块U1-U3的7段笔画及小数点的控制端即第11、7、4、2、1、10、5和3脚。单片机U6的第23-27脚第30-32脚及第35脚RA4-RA7、RE0-RE2、RC0和RC1通过放大器U4和U5分别接至数码管模块U1-U3的显示位选通控制端即第12、9和8脚。单片机U6通过数据线和选通线与数码管相连，通过循环选通扫描方式显示数据。每个数码管模块包括3位数码管。
单片机U6的第36和37脚RC2和RC3通过放大器U4分别接至发光二极管L2和L1。
电源模块U7将外部24V直流电源转换成5V的稳定电压给上述控制电路提供工作电源。
上述磨床数显控制仪表的运行方法如下：
通过仪表参数设定按钮开关K1至K4，将磨床进给机构的减速比、丝杆螺距、电子手轮脉冲倍率、粗磨进总给量、粗磨每次进给量、精磨总进给量、精磨每次进给量、光磨次数等磨削参数预先输入单片机U6中存储起来。
用外部运行模式选择开关SB2选择手动运行模式，操作快速上升按钮开关SA2或快速下降按钮开关SA1，单片机U6获得指令，即向伺服电机或步进电机的电机驱动器DRV1发出快速脉冲串及方向信号，驱动电机M1带动进给机构，使得磨头做快速上升或下降运动,当运动至极限位置时，限位行程开关KX1或KX2发出信号，单片机会限制相应方向的脉冲输出。
在手动运行模式下，摇动电子手轮TG1，电子手轮TG1发出相位相差90°的A、B两路正交脉冲，单片机U6收到此进给脉冲指令，根据减速比、丝杆螺距和电子手轮脉冲倍率等预设参数计算并发出相应数量的脉冲及方向信号，经驱动器DRV1，驱动电机M1带动进给机构，使得磨头获得相应的进给量。
在手动运行模式下将磨头对好刀后，操作运行模式选择开关SB2切入自动运行模式，操作运行启动按钮开关SA3进入自动磨削状态，每当磨削横向到位开关KA1信号到来时，单片机U6根据预设的粗磨总进给量、粗磨每次进给量、精磨总进给量、精磨每次进给量、光磨次数等自动磨削参数，自动发出对应每次磨削进给量的进给脉冲及方向信号，经驱动器DRV1，驱动电机M1带动进给机构，使得磨头获得相应的磨削进给量，全部磨削完成后，单片机U6发出返程脉冲及方向信号，驱动磨头回到之前对好刀的磨削起点，从而自动完成整个磨削加工过程。
单片机U6通过发光二极管L1和L2显示运行状态。其中发光二极管L1为报警指示灯，发光二极管L2为运行指示灯。
在参数设置以及手动或自动操作过程中，单片机U6按照循环显示扫描的时序，将当前显示位的选通信号轮流送到数码管模块U1至U3的显示位选通控制端，同时将当前选通显示位需要显示的数据笔画信号发送到数码管模块U1至U3的显示笔画控制端，只要显示扫描的循环频率大于50赫兹，数码管模块U1至U3便可正常显示全部9位当前数据。
本发明不仅限于上述实施例，该磨床数显控制仪表可以应用于平面磨床，但不仅限于平面磨床的磨头进给控制。

Claims (9)

1.磨床数显控制仪表，其特征在于：主要由单片机、光耦、仪表参数设定按钮开关、三极管、放大器和数码管组成；
仪表外部的电子手轮TG1输出的两路正交进给指令脉冲信号经过光耦隔离后分别接至单片机的2路输入端；
4个仪表参数设定按钮开关K1至K4连接单片机的4路输入端；
仪表外部的快速上升按钮开关SA2、快速下降按钮开关SA1、上限位行程开关KX2、下限位行程开关KX1、运行启动按钮开关SA3、运行模式选择开关SB2、手轮倍率选择开关SB1和横向到位信号开关KA1输出的外部操作信号经过光耦隔离后分别接至单片机的8路输入端；
单片机的2路输出端输出的驱动脉冲信号和驱动方向信号经过光耦隔离，并经三极管放大后，分别接至仪表外部的电机驱动器的进给脉冲信号及进给方向信号的输入端；电机驱动器的输出端与仪表外部的电机连接；
单片机的8路输出端并联接至数码管的显示笔画的控制端，单片机的9路输出端经由放大器接至数码的显示位选通的控制端。
2.根据权利要求1所述磨床数显控制仪表，其特征在于：还进一步包括至发光二极管L1和L2；单片机的2路输出端通过放大器分别接至发光二极管L1和L2。
3.根据权利要求2所述磨床数显控制仪表，其特征在于：发光二极管L1和L2为运行指示灯和报警指示灯。
4.根据权利要求1所述磨床数显控制仪表，其特征在于：还进一步包括电源模块，该电源模块将仪表外部的24V直流电源转换成供仪表内部电路使用的5V的直流工作电源。
5.根据权利要求1所述磨床数显控制仪表，其特征在于：仪表外部的电机驱动器与仪表外部的伺服电机或步进电机连接。
6.根据权利要求1所述磨床数显控制仪表，其特征在于：数码管为8位数码管。
7.基于权利要求1所述磨床数显控制仪表的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：
通过仪表参数设定按钮开关K1至K4，将磨床的磨削参数预先输入单片机中存储起来；
用外部运行模式选择开关SB2选择手动运行模式，同时操作快速上升按钮开关SA2或快速下降按钮开关SA1，单片机获得指令，即向电机驱动器发出快速脉冲串及方向信号，驱动电机带动进给机构，使得磨头做快速上升或下降运动,当运动至极限位置时，上限位行程开关KX2或下限位行程开关KX1发出信号，单片机会限制相应方向的脉冲输出；
在手动运行模式下摇动电子手轮TG1，电子手轮TG1发出相位相差90°的A、B两路正交脉冲，单片机收到此进给脉冲指令，根据预设磨削参数计算并发出相应数量的脉冲及方向信号，经电机驱动器驱动电机带动进给机构，使得磨头获得相应的进给量；
在手动运行模式下将磨头对好刀后，操作运行模式选择开关SB2切入自动运行模式，操作运行启动按钮开关SA3进入自动磨削状态；每当磨削横向到位开关KA1信号到来时，单片机根据预设的磨削参数，自动发出对应每次磨削进给量的进给脉冲及方向信号，经电机驱动器去驱动电机带动进给机构，使得磨头获得相应的磨削进给量；全部磨削完成后，单片机发出返程脉冲及方向信号，驱动磨头回到之前对好刀的磨削起点，从而自动完成整个磨削加工过程。
8.根据权利要求7所述磨床数显控制仪表的运行方法，其特征在于：还进一步包括如下步骤：
在参数设置以及手动或自动操作过程中，单片机按照循环显示扫描的时序，将当前显示位的选通信号轮流送到数码管的显示位选通的控制端，同时将当前选通显示位需要显示的数据笔画信号发送到数码管模块显示笔画的控制端。
9.根据权利要求7所述磨床数显控制仪表的运行方法，其特征在于：还进一步包括如下步骤：
单片机通过发光二极管L1和L2显示运行状态；其中发光二极管L1为报警指示灯，发光二极管L2为运行指示灯。
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