jic35導(dǎo)讀：數(shù)控火焰切割機(jī)就是利用氣體火焰的熱能將工件切割處金屬預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧氣流使預(yù)熱處的金屬燃燒并放出熱量實(shí)現(xiàn)切割的方法。近年來，隨著工業(yè)pc機(jī)性能的快速發(fā)展，以工業(yè)pc機(jī)為核心的控制系統(tǒng)已廣泛被工業(yè)控制領(lǐng)域所接受。在機(jī)床控制領(lǐng)域，采用工業(yè)pc機(jī)，發(fā)展通用的數(shù)控系統(tǒng)，已成為研究的熱點(diǎn)，符合數(shù)控技術(shù)發(fā)展的潮流。工業(yè)pc機(jī)與pc機(jī)兼容，因此可以吸收pc機(jī)發(fā)展的成果，從而簡化數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)過程，縮短數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的競爭力。
1數(shù)控火焰切割機(jī)加工工藝特點(diǎn)
數(shù)控火焰切割機(jī)具有一般數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，能根據(jù)數(shù)控加工程序，自動完成從點(diǎn)火-預(yù)熱-通切割氧-切割-熄火-返回原點(diǎn)的整套切割過程。但數(shù)控火焰切割機(jī)又有別于一般數(shù)控金屬切削機(jī)床，它利用氧-乙炔火焰把鋼板割縫加熱到熔融狀態(tài)，用高壓氧吹透鋼板進(jìn)行切割，而不像金屬切削機(jī)床那樣，是用金屬切削工具與工件剛性接觸來進(jìn)行切削加工。由于各種因素的影響，有時會發(fā)生鋼板未割穿的現(xiàn)象，此時割炬應(yīng)暫停下來按原軌跡準(zhǔn)確地返回到未割穿點(diǎn)，再按原軌跡重新切割，因此數(shù)控火焰切割機(jī)必須具有隨時實(shí)現(xiàn)暫停及按原軌跡返回的功能。
2數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計
組成該數(shù)控火焰切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖，主要包括工業(yè)pc機(jī)、運(yùn)動控制卡和伺服系統(tǒng)。其中工業(yè)pc機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它擔(dān)負(fù)著切割機(jī)運(yùn)動軌跡的計算（粗插補(bǔ)）以及對整個系統(tǒng)管理的任務(wù)。運(yùn)動控制卡插在工業(yè)pc機(jī)的擴(kuò)展槽中，它一方面與伺服系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)對切割機(jī)運(yùn)動軌跡的控制（精插補(bǔ)）；另一方面與機(jī)床控制面板及控制氣源的繼電器相連，通過控制面板，可以調(diào)整機(jī)床的位置，指令機(jī)床啟動、暫停或沿原切割軌跡返回，還能實(shí)現(xiàn)切割速度的加速與減速；通過繼電器，可以控制氧氣和乙炔氣體的開關(guān)。伺服系統(tǒng)可以選擇步進(jìn)伺服系統(tǒng)或數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。
運(yùn)動控制卡由自己設(shè)計，它主要包括譯碼電路、振蕩電路、i／o端口電路、脈沖控制電路、中斷電路以及光電隔離輸入輸出電路。其中譯碼電路為運(yùn)動控制卡提供一個接口地址段，通過撥碼開關(guān)可以更改該地址段的范圍；振蕩電路為運(yùn)動控制卡上的脈沖控制電路提供一個固定頻率的脈沖源；i/o端口電路由兩片8255并行口芯片組成，其主要作用是輸出切割機(jī)氣源控制信號及輸入機(jī)床按鈕信號；脈沖控制電路由兩片8254計數(shù)器組成，每片8254計數(shù)器分別控制一個軸的伺服電機(jī)；中斷電路是為控制軟件提供硬件中斷信號而設(shè)計的；光電隔離輸出輸入電路將工業(yè)pc機(jī)電源和外界電源隔離，減少外界電源對計算機(jī)的干擾。
3控制軟件設(shè)計
控制軟件是整個數(shù)控系統(tǒng)的靈魂，離開了軟件，數(shù)控系統(tǒng)便無法運(yùn)行。根據(jù)切割加工工藝的要求，同時又能充分發(fā)揮工業(yè)pc機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，該切割機(jī)的控制軟件按以下模塊化方式來設(shè)計。
（1）界面設(shè)計
該控制軟件的界面分成三個區(qū)域：圖形仿真跟蹤區(qū)、狀態(tài)顯示區(qū)以及操作說明區(qū)。圖形仿真跟蹤區(qū)用于顯示數(shù)控加工文件所零件的圖樣，并在切割過程中跟蹤割炬的運(yùn)動軌跡；狀態(tài)顯示區(qū)顯示切割機(jī)目前的狀態(tài)參數(shù)，如切割速度、割炬當(dāng)前坐標(biāo)等；操作說明區(qū)簡要介紹各種功能所對應(yīng)的熱鍵，如暫停、返回、加減速及點(diǎn)動等功能的熱鍵。熱鍵的功能與操作面板上按鈕的功能相同。
（2）系統(tǒng)初始化及切割等待
由于運(yùn)動控制卡上的8255并行口和8254計數(shù)器均屬于可編程序芯片，因此，在它們工作前必須對它們進(jìn)行初始化，按照工作方式確定它們的控制字。在初始化以后，系統(tǒng)便處于切割等待狀態(tài)，此時可以調(diào)整機(jī)床的位置、檢驗自動點(diǎn)火裝置以及通氣用的電磁閥是否工作正常。
（3）程序檢驗及圖形仿真
當(dāng)數(shù)控加工程序以后，首先要檢驗輸入的數(shù)據(jù)文件是否符合規(guī)定的要求，一旦發(fā)現(xiàn)的文件中有非法的指令，則退出控制程序，并提示編程人員哪一行出現(xiàn)哪一種類型的錯誤，編程人員修改好數(shù)控加工程序以后，可繼續(xù)進(jìn)入控制程序。如果數(shù)控加工程序正確，系統(tǒng)便將讀入的數(shù)控加工程序經(jīng)過處理在圖形仿真區(qū)中畫出零件圖形，無論零件有多大或多小，系統(tǒng)都能自動按比例縮放。
（4）數(shù)控加工程序處理
為了節(jié)省計算機(jī)在插補(bǔ)過程中的運(yùn)算時間，在正式插補(bǔ)前對數(shù)控加工程序作一些預(yù)處理是十分必要的，預(yù)處理主要包括長直線段的預(yù)處理和圓弧的預(yù)處理。由于運(yùn)動控制卡一次計數(shù)的范圍有限，因此當(dāng)長直線段超出計數(shù)器的計數(shù)范圍時，須將長直線段分解成若干段小直線段，防止計數(shù)值溢出。又由于運(yùn)動控制卡不能直接用來對圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，因此必須在誤差允許的范圍內(nèi)將圓弧分解成小直線段，這里我們用的是改進(jìn)吐斯丁（itm）方法，在相同誤差范圍內(nèi)，該方法對圓弧的分解是zui為有效的。從實(shí)際出發(fā)，我們選擇zui大的誤差為1blu，即eh=er=1blu，則小直線段對應(yīng)的圓弧夾角α為：
計算出夾角α以后，便可通過幾何關(guān)系計算出從圓弧起點(diǎn)到終點(diǎn)各小直線段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。