平面磨床工作台位移的计算机控制系统�刘贵杰1,2,巩亚东1,王宛山1(1�东北大学机械工程及自动化学院,沈阳110004;2�山东轻工业学院机电系,济南250100)摘要:本文在普通液压缸和一组通用节流阀的基础上,设计了用于控制磨床工作台升降装置运动的计算机控制系统。该系统通过控制多个具有一定开口面积比电磁节流阀的通断组合,实现对升降装置运动规律的控制。由于采用了快速启动、匀速前进和缓慢接近目标点的运动规律,大大减小了目标点处惯性对工作台位移精度的影响,并通过自学习和微调控制策略实现了工作台任意位移量的精确控制。关键词:平面磨床;工作台位移;计算机控制系统;自学习控制策略0�引言目前国内生产用机床普遍落后,数控化率极低,少数几家数控机床生产厂的数控系统仍依赖进口。为了打破垄断,国内现已开始研制具有自主知识产权的机床数控系统,并取得了成功。为了实现机床数控化升级,多数厂家开始对原有普通机床进行数控化改造。众所周知,最高质量的磨床工作台位移控制是通过伺服系统实现的。然而伺服系统制造代价昂贵,对环境条件要求高。近几年来,人们采用开关阀,用计算机对气动或液压系统的速度和位移进行控制[1,2,3],其中�PCM�控制采用一般的廉价通用阀门,却能得到较高性能的控制,为采用普通阀门进行位移控制开辟了一条途径。为了实现普通平面磨床的数控化改造,本文在普通双向液压缸和一组通用节流阀的基础上,设计了用于控制磨床工作台升降装置运动的计算机控制系统。该系统通过控制多个具有一定开口面积比电磁节流阀的通断组合,实现对升降装置运动规律的控制。由于采用了快速启动、匀速前进和缓慢接近目标点的运动规律,大大减小了目标点处惯性对工作台位移精度的影响,并通过自学习和微调控制策略实现了工作台任意位移量的精确控制。实验证明工作台位移误差小于0�02mm,可满足一般精度要求的平面磨削加工,而且具有成本低和可用高级语言编程的优点。1�系统的总体结构、硬件组成及工作原理(1)系统的总体结构及硬件组成系统的总体结构框图见图1所示,由图可知,整个系统控制硬件主要有辨向电路、功率放大电路和接口电路等几部分组成。�辨向电路。编码器的辨向电路图如图2所示,它由74LS74和74LS08两块集成电路芯片组成。其中74LS74是两路D触发器,其功能是当C端上升沿到来时,Q取D端的值,在其余时刻,Q保持原值,Q是Q的反。编码器送出的两路脉冲A与B是相位相差90�的方波脉冲(见图3),向上运动时,A波超前B波90�,向下运动时,A波滞后B波90�。这样,当活塞向上运动时,接入D触发器C端的A波上升沿对应送图1�系统总体结构框图入D端的B波的低电平。因此,Q为0而Q为1,反之,当活塞向下运动时,Q为1而Q为0。集成电路片74LS08是4个与门组成的,将Q信号送入一个与门的一个输入。Q接入另一个与门的一个输入,再将方波A、B分别接到两个与门的另一个输入,于是当向上移动时,左边与门一端输入为Q=1。其输出将随另一输入A方波的变化而变化。因此,向上运动时的脉冲序列由此与门输出送入CTC0。此时,右边与门的一个输入接Q=0,无论另一输入如何变化,其输出都只能为0。同理,向下移动的脉冲序列由右边与门输出送入CTC3。图2�辩向电路图3�方波脉冲�功率放大电路。功率放大电路如图4所示。集成芯片74LS06由6个非门组成,其作用是使PIOA口发出的电压信号取反,同时增大驱动能力以使固态继电器中的发光二极管充分导通。当PIO输出的信号为�27��机床与液压�2001�No�6�国家教委科学技术研究重点资助项目(200032)作者简介:刘贵杰,1968年生,山东轻工业学院副教授、东北大学机械工程及自动化学院博士生;王宛山,1946年生,东北大学副校长、机械工程及自动化学院教授、博士生导师。1时,经非门后,其相应的输出为0,固态继电器中的发光二极管正向导通,双可控硅导通,使所接的电磁阀线圈通电。图4�功率放大电路(2)系统工作原理泵产生的高压油,经过控制阀的控制与油缸的两腔相通。由图1可知,当电磁铁13通电,电磁铁12断电时,油缸上腔进油,下腔排油,活塞向下移动。反之,当13断电,12通电时,活塞向上移动。活塞移动的速度,取决于进入油缸液体的流量,而流量可以通过节流阀4、5、6、7进行调节,由电磁铁8、9、10、11的通断组合确...
