專利名稱：數(shù)控機(jī)床仿真機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬數(shù)控機(jī)床仿真機(jī)。
目前，在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的教學(xué)中，由于經(jīng)濟(jì)上的原因，很少采用昂貴的數(shù)控機(jī)床，為減少投入，多采用數(shù)控教學(xué)軟件，這類型軟件的特點(diǎn)是其操作與一般通用計(jì)算機(jī)軟件相似，與真正的數(shù)控機(jī)床的操作相差較遠(yuǎn)，培訓(xùn)效果不佳。本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種利用新的數(shù)控技術(shù)，采用軟、硬件結(jié)合的方法研制成的數(shù)控機(jī)床仿真機(jī)，可以與普通機(jī)床組合，改造為數(shù)控機(jī)床，既能用來切削工件，又能進(jìn)行教學(xué)；也可以不帶機(jī)床，獨(dú)立為專用教學(xué)型系統(tǒng)，它可以提供數(shù)控機(jī)床的所有功能操作，會使用該設(shè)備的人員，也可以操作數(shù)控機(jī)床，培訓(xùn)效果較好。
本實(shí)用新型可通過下列措施來達(dá)到由面板，前、后、左、右側(cè)面板及底板組成機(jī)箱底座，由電子元件組成的電路設(shè)置于電路板上，電路板固定在機(jī)箱底板上，機(jī)箱后側(cè)面板上安裝交流電源插座、DB25插座及散熱風(fēng)扇。DB25插座通過打印機(jī)電纜與計(jì)算機(jī)并行口相聯(lián)；通過電纜與機(jī)床相聯(lián)。電子開關(guān)及指示燈(發(fā)光二極管)安裝在面板上，連接好所有的接插件，然后將面板固定在機(jī)箱底座上。
本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)是市電與電源插座相聯(lián)接，插座輸出線通過面板上的電源開關(guān)與開關(guān)電源的交流輸入端L、N、相接。開關(guān)電源為系統(tǒng)提供+5V、24V電源。由面板上的狀態(tài)開關(guān)及輸入輸出板上的光電耦合器TLP521-4U11至U18組成狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換電路，將模擬狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換為TTL電平信號，8總線驅(qū)動/接收器74HC244 U4-U7接收到這些狀態(tài)信號；單片機(jī)AT89C51(U33)通過8總線收發(fā)器74HC245 U3依次讀取這些狀態(tài)信號，通過計(jì)算機(jī)并行口傳遞給計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)通過軟件的處理，在屏幕上顯示出各種狀態(tài)及各軸的運(yùn)動軌跡。同時(shí)，將處理結(jié)果通過并行口傳送給NC板中的單片機(jī)AT89C51(U33)，單片機(jī)U33將這些數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)其結(jié)果①通過8總線收發(fā)器(74HC245)U3，將數(shù)據(jù)傳送給鎖存器74HC273 U8-U10，經(jīng)反相輸出的8總線驅(qū)動/接收器74HC240 U19-U21反相后，通過光電耦合器TLP521-4 U22-U28進(jìn)行光電隔離轉(zhuǎn)換，去驅(qū)動7反相驅(qū)動器MC1413(或UN2003A)U29-U32，驅(qū)動器U29-U32通過后面板的DB25接頭，去驅(qū)動機(jī)床中相應(yīng)的控制繼電器線圈(帶機(jī)床時(shí))，執(zhí)行相應(yīng)的動作；同時(shí)，驅(qū)動面板上的指示燈，指示執(zhí)行情況。
②將結(jié)果傳遞給單片機(jī)AT89C2051 U44-U49，經(jīng)單片機(jī)處理后，通過RS-422驅(qū)動器MC3487 U50-U51，輸出接線排J4、J5及后面板的DB25接線頭發(fā)送信號給機(jī)床的驅(qū)動單元(帶機(jī)床時(shí))驅(qū)動電源，帶動X、Z軸運(yùn)動。
本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)目前仍末發(fā)現(xiàn)有同類數(shù)控機(jī)床仿真機(jī)，本實(shí)用新型軟、硬件相結(jié)合，提供數(shù)控機(jī)床的所有功能操作，而又不象實(shí)際數(shù)控機(jī)床操作時(shí)那樣會發(fā)生事故。只要掌握了該設(shè)備的使用，即可熟練操作數(shù)控機(jī)床及編程，培訓(xùn)效果較好。當(dāng)系統(tǒng)帶上驅(qū)動單元及普通機(jī)床時(shí)，經(jīng)過適當(dāng)改造，即成為數(shù)控機(jī)床，可進(jìn)行工件的切削。


如下圖1本實(shí)用新型的俯視圖圖2本實(shí)用新型無面板俯視圖圖3本實(shí)用新型的后視圖圖4本實(shí)用新型的前視圖圖5本實(shí)用新型的左視圖圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖本實(shí)用新型
以下結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述參照圖1、2、3、4、5，由前面板，左、右側(cè)面板，后面板及底板組成機(jī)箱底座由電子元件組成的電路設(shè)置在電路板上，電路板固定在底板上。電源插座，風(fēng)扇及DB25插頭固定在后面板上各種開關(guān)及指示燈固定在面板上，面板固定在底座上。
開關(guān)電源的5V，24V接線柱與NC板，IO板的5V，24V電源端相連，GND與二塊板中的地相連，為系統(tǒng)提供24V、5V電源。面板上所有狀態(tài)開關(guān)的公共觸點(diǎn)與地相連。
參照圖6、圖10，接線排X0的3、4腳分別與刀架選擇開關(guān)的第一層1、3號位及光電耦合器U11第8腳，第二層的1、2號位及光電耦合器U11的6腳相聯(lián)；6、7、8、9腳分別與進(jìn)給修調(diào)開關(guān)的第一層1、3、5、7、9、11號位，第二層1、2、5、6、9、10號位，第三層1、2、3、4、9、10、11、12號位，第四層1、2、3、4、5、6、7、8號位及光耦U11的2腳，U12的8、6、4腳相連。10腳與坐標(biāo)選擇開關(guān)常開觸點(diǎn)及光耦U12的2腳相連。
接線排X1的4、5、6、7腳分別與急停、循環(huán)啟動、進(jìn)給保持、刀架啟動開關(guān)的常開觸點(diǎn)及光耦U13的6、4、2腳，光耦U14的8腳相連；8、9、10號腳與機(jī)床鎖住、程序單段、程序跳段開關(guān)的常閉觸點(diǎn)及光耦U14的6、4、2腳相連。
接線排X2的3-8腳與主軸正轉(zhuǎn)、主軸停止、主軸反轉(zhuǎn)，+JOG快進(jìn)、-JOG開關(guān)的常開觸點(diǎn)及光耦U15的8、6、4、2腳，U16的8、6腳相連。
光耦U11-U18的9、11、13、15腳接地；1、3、5、7腳分別與電阻排RP7-RP14的8、6、4、2腳相連；光耦U11、U13、U15、U17的10、12、14、16腳分別與電阻排RP3-RP6的2-5腳及8總線驅(qū)動/接收器74HC244 U4、U5、U6、U7的2、17、4、15腳相連；光耦U17、U14、U16、U18的10、12、14、16腳分別與電阻排RP3-RP6的6-9腳及8總線驅(qū)動/接收器74HC244 U4、U5、U6、U7的6、13、8、11腳相連。電阻排RP7-RP14的1腳接24V電源。
8總線驅(qū)動/接收器74HC244 U4-U7的18、3、16、5、14、7、12、9腳與8總線收發(fā)器74HC245U3的16、18、12、14、15、7、13腳，鎖存器74HC273 U8、U9、U10的4、3、8、7、17、18、13、14、腳相連；74HC244 U4、U5、U6、U7的1腳與自身的19腳相連后再分別與譯碼器74HC139的9、10、11、12腳相連。
譯碼器U274HC139的5、6、7腳分別與鎖存器74HC273U8、U9、U10的11腳相連；15、1腳分別與可編程門陣列GAL16V8U1的14、15腳相連；2、14腳與門陣列U1的16腳相連；3、13腳與門陣列U1的17腳相連。
可編程門陣列GAL16V8 U1的18腳與鎖存器U8、U9、U10的1腳相連；19腳與8總線收發(fā)器U3的1腳相連；2-9腳分別與電阻排RP1的3-10腳及接線排J的8-1腳相連；1腳與電阻排RP1的2腳及接線排J的17腳相連。
接線排J的9-16腳與8總線收發(fā)器U3及電阻排RP2的4、2、8、6、5、3、9、7、腳，接線排IOD的9-16腳相連；接線排J的18、19、20腳與地相連；21、22腳與+5V電源相連。
參照圖7、圖11，鎖存器U874HC273的輸出端2、9、12、6、5、16、19腳分別與光耦U23的8、6、4、2腳及光耦U22的6、4、2腳相連；15腳與光耦U24的6腳相連。
鎖存器U9的5、2、6、19、9、16、12、15、腳分別與光耦U25的8、6、4、2腳，光耦U24的4、2腳，光耦U26的6、4腳相連。
鎖存器U10的5、9、6、2、16、19、12、15腳分別與光耦U27的8、4、2腳，光耦U26的2腳及光耦U28的8、6、4、2腳相連。
電阻排RP20、RP24的3、5、7、2、4、6、8腳分別與光耦U22U24的12、14、16腳，光耦U23、U25的10、12、14、16腳相連。
電阻排RP28的3、5、7、2、6、8腳分別與光耦U26的12、14、16腳，光耦U27的10、14、16腳相連。
電阻排RP31的2、4、6、8腳與光耦U28的10、12、14、16腳相連。
光耦U22-U28的1、3、5、7腳與電阻排RP18、RP19、RP22、RP23、RP26、RP27、RP30的2、4、6、8腳相連。
電阻排RP21的3、5、7、2、4、6、8腳，分別與光耦U22的11、13、15腳，光耦U23的9、11、13、15腳及7反相驅(qū)動器MC1413 U29的6、4、2、7、5、3、1腳相連。
電阻排RP25的3、5、7、2、4、6、8腳分別與光耦U24的11、13、15，光耦U25的9、11、13、15腳及7反相驅(qū)動器U30的6、4、2、7、5、3、1腳相連。
電阻排RP29的3、5、7、2、6、8腳分別與光耦U26的11、13、15，光耦U27的9、13、15腳及7反相驅(qū)動器U31的6、4、2、7、3、1腳相連。
電阻排RP32的2、4、6、8腳分別與光耦U28的11、13、15、17腳及7反相驅(qū)動器U31的7、5、3、1腳相連。
7反相驅(qū)動器U29的10-16腳，分別與接線排Y0的9、10、8、6、4、5、7腳，面板上的進(jìn)給保持、循環(huán)啟動、刀架啟動、機(jī)床鎖住、程序單段、程序跳段、主軸正轉(zhuǎn)指示燈的＂-＂端相連。
7反相驅(qū)動器U30的10-16腳分別與接線排Y1的10腳，接線排Y0的3腳，接線排Y1的9、8、7、6、5腳，面板上的主軸反轉(zhuǎn)、主軸停止+JOG、快進(jìn)、-JOG、NC電源、NC報(bào)警、超程報(bào)警指示燈的＂-＂端相連。
7反相驅(qū)動器U31的10、14、15、16腳分別與接線排Y2的10、8、9、7腳，面板上伺服允許、主軸反轉(zhuǎn)、主軸正轉(zhuǎn)、刀架正轉(zhuǎn)的控制繼電器線圈相連；線圈另一端與+24V端相連；11、13腳與接線排Y1的4、3腳及面板上的NC報(bào)警、超程報(bào)警指示燈的＂-＂端相連。
7反相驅(qū)動器U32的10、12、14、16腳分別與接線排Y2的6、5、4、3腳相連；10腳與刀架反轉(zhuǎn)控制繼電器線圈相連。
參照圖8，單片機(jī)AT89C51 U33的1-8腳分別與電阻排RP33、RP34的9-2腳，接線排RPN的3、5、7、9、11、13、15、17腳相連；10-14腳與電阻排RP35、RP36的2-5腳及接線排PRN的1、2、8、6腳相連；15，、16，、17腳分別與單片機(jī)AT89C2051 U46、U47、U48、U49的7、11、8腳相連；18腳與晶振X的一端，電容C16的一端相連；晶振另一端與單片機(jī)U33的19腳，電容C17的一端相連；電容C16、C17的另一端與地相連；單片機(jī)U33的21腳分別與譯碼器74HC138 U39的1腳，接線排IOD的7腳相連；22、23腳分別與譯碼器U39的2、3腳相連；2、4腳與譯碼器U39的4、5腳相連；25、27腳分別與8總線收發(fā)器74HC245U40、U38的19腳相連；26、28腳分別與鎖存器74HC273 U34、U37的11腳相連；30腳與門陣列U41的1腳相連；31腳接+5V電源端；32-39腳分別與鎖存器U34、U37的13、8、14、7、17、4、8、18腳及8總線收發(fā)器U38的2-9腳，U40的18-11腳相連。
鎖存器U34的1腳接地；2、5、12、16、19腳與接線排PRN的4、23、21、19、25腳相連。
譯碼器U39的12-15腳分別與單片機(jī)U49、U48、U47、U46的9腳相連。
6反相器U36的1腳與電阻排RP35的6腳，電容C3的＂+＂端及μP監(jiān)控器MAX708 U35的7腳相連；2、3腳與單片機(jī)U33的9腳，單片機(jī)U46、U47、U48、U49的1腳相連；4腳與鎖存器U37的1腳相連；5腳與單片機(jī)U33的19腳相連；6腳與單片機(jī)U46-U49的5腳相連；9、11、13腳接地；電容C3的另一端接地。
μP監(jiān)控器U35的1腳，5腳相連；2腳接+5V；3腳接地；4腳與電阻R1，R2的一端相連；電阻R1另一端與+5V相連；電阻R2另一端接地。
鎖存器U37的2、19、5、16、6、15分別與接線排IOD的1-6腳相連；12腳與接線排IOD的8腳相連。
8總線收發(fā)器U38的11-18腳與接線排IOD的16-9腳及電阻排RP37的9-2腳相連。
8總線收發(fā)器U40的1腳接+5V；2-9-分別與計(jì)數(shù)器U42、U43的3、2、6、7腳相連。
計(jì)數(shù)器U42的1、11、15、16腳接+5V；9、10、14、8腳接地；4、5腳分別與門陣列GAL16V8 U41的19、18腳相連；12、13腳分別與計(jì)數(shù)器U43的5、4相連。
計(jì)數(shù)器U43的1、11、15、16腳接+5V；8、9、10、14腳接地。
可編程門陣列U41的1、4腳分別接單片機(jī)U33的30、13腳；2、3腳與光耦U44的8、6腳及電阻排RP38的2、4腳相連；5、9、10、11腳接地。6、7、8腳分別與RS-422接收器U45的3、5、11腳相連。
光耦U44的1腳接電阻R3一端；3腳與電阻R4的一端相連；2、4腳分別與R3、R4另一端及接線排J2的7、5、8、6腳相連；接線排J2的1、2腳接+5V端；3、4腳接地。
RS-422接收器MC3486 U45的1腳與電阻R5一端及接線排J3的8腳相連；2腳與電阻R5另一端及接線排J3的9腳相連；6腳與電阻R6的一端及接線排J3的7腳相連；7腳與電阻R6另一端及接線排J3的6腳相連；9腳與電阻R7一端接線排J3的4腳相連；10腳與電阻R7另一端及接線排J3的5腳相連；RS-422接收器8、15腳接地；4、12、14、16腳接+5V電源端。
參照圖9，單片機(jī)U46、U48的2、3腳分別與RS-422驅(qū)動器MC3487 U50、U51的7、9腳相連。
單片機(jī)U47、U49的2、3腳分別與U50、U51的1、15相連；接線排J4、J5的1-9腳分別與RS-422驅(qū)動器MC3487 U50、U51的6、5、10、11、2、3、14、13腳相連。
工作原理操作者根據(jù)工作的需要，在計(jì)算機(jī)中輸入適當(dāng)?shù)闹噶睿?jì)算機(jī)進(jìn)入所需的工作狀態(tài)，操作者將面板上的狀態(tài)開關(guān)置于所需狀態(tài)，經(jīng)狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換電路將模擬狀態(tài)信號隔離轉(zhuǎn)換為TTL電平信號；計(jì)算機(jī)通過并行口及NC板掃描狀態(tài)開關(guān)的狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)開關(guān)所設(shè)置的狀態(tài)，通過軟件的處理，在屏幕上顯示出各種狀態(tài)及各軸的運(yùn)動軌跡，并將處理結(jié)果通過并行口傳送給NC板中的單片機(jī)AT89C51。
單片機(jī)AT89C51將這些數(shù)據(jù)處理后，通過8總線收發(fā)器將數(shù)據(jù)傳送給鎖存器，經(jīng)光電耦合器進(jìn)行光電隔離轉(zhuǎn)換后，經(jīng)反相驅(qū)動器去驅(qū)動機(jī)床中相應(yīng)的控制繼電器線圈(帶機(jī)床時(shí))，執(zhí)行相應(yīng)的動作；并驅(qū)動面板上的指示燈，指示執(zhí)行情況?；?qū)⒔Y(jié)果傳遞給單片機(jī)AT89C2051，經(jīng)單片機(jī)處理后，通過RS-422驅(qū)動器將信號傳遞給驅(qū)動電源，驅(qū)動電源驅(qū)動X、Z軸運(yùn)動。
權(quán)利要求1.一種用于教學(xué)的數(shù)控機(jī)床仿真機(jī)，其特征是該系統(tǒng)由面板(1)，前面板(19)、后面板(15)、左、右側(cè)面板(20)及底板(8)組成機(jī)箱底座，由電子元件(12)、(13)組成的電路設(shè)置于電路板(10)(11)上，電路板固定在機(jī)箱底板(8)上；機(jī)箱后側(cè)面板(15)上安裝交流電源插座(17)、DB25插座(18)及散熱風(fēng)扇(16)；DB25插座(18)通過打印機(jī)電纜與計(jì)算機(jī)并行口相聯(lián)，通過電纜與機(jī)床相聯(lián)；電子開關(guān)及指示燈(7)安裝在面板(1)上，連接好所有的接插件，然后將面板(1)固定在機(jī)箱底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿真機(jī)，由電子元件(12)、(13)組成的電路的特征是市電與電源插座(17)相聯(lián)接，插座(17)輸出線通過面板(1)上的電源開關(guān)(2)與開關(guān)電源(9)的交流輸入端L、N、接線柱(14)相接；開關(guān)電源(9)為系統(tǒng)提供+5V、24V電源。由面板(1)上的狀態(tài)開關(guān)(3)(4)(5)及輸入、輸出板(10)上的光電耦合器TLP521-4U11至U18組成狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換電路，將模擬狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換為TTL電平信號，8總線驅(qū)動/接收器74HC244 U4-U7接收這些狀態(tài)信號；單片機(jī)AT89C51(U33)通過8總線收發(fā)器74HC245 U3依次讀取這些狀態(tài)信號，通過計(jì)算機(jī)并行口傳遞給計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)通過軟件的處理，在屏幕上顯示出各種狀態(tài)及各軸的運(yùn)動軌跡；同時(shí)，將處理結(jié)果通過并行口傳送給NC板(11)中的單片機(jī)AT89C51(U33)，單片機(jī)U33將這些數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)其結(jié)果①通過8總線收發(fā)器(74HC245)U3，將數(shù)據(jù)傳送給鎖存器74HC273 U8-U10經(jīng)反相輸出的8總線驅(qū)動/接收器74HC240 U19-U21反相后，通過光電耦合器(TLP521-4)U22-U28進(jìn)行光電隔離轉(zhuǎn)換，去驅(qū)動7反相驅(qū)動器MC1413(或UN2003A)U29-U32，驅(qū)動器U29-U32通過后面板(15)的DB25接頭(18)，去驅(qū)動機(jī)床中相應(yīng)的控制繼電器線圈(帶機(jī)床時(shí))，執(zhí)行相應(yīng)的動作；同時(shí)，驅(qū)動面板(1)上的指示燈(7)，指示執(zhí)行情況；②將結(jié)果傳遞給單片機(jī)AT89C2051 U44-U49，經(jīng)單片機(jī)處理后，通過RS-422驅(qū)動器MC3487 U50-U51，輸出接線排J4、J5及后面板(15)的DB25接線頭(18)發(fā)送信號給機(jī)床的驅(qū)動單元(帶機(jī)床時(shí))，驅(qū)動電源帶動X、Z軸運(yùn)動。
專利摘要本實(shí)用新型屬數(shù)控機(jī)床仿真機(jī),由面板,前、后、左、右側(cè)面板及底板組成機(jī)箱底座,由電子元件組成的電路設(shè)置在機(jī)箱底板上,機(jī)箱后面板上安裝電源插座、DB25插座及風(fēng)扇;DB25插座通過打印機(jī)電纜與計(jì)算機(jī)并行口相聯(lián),通過電纜與機(jī)床相聯(lián);開關(guān)及指示燈安裝在面板上,將面板固定在機(jī)箱底座上。本實(shí)用新型提供數(shù)控機(jī)床的所有功能操作,掌握了該設(shè)備的使用,即可熟練操作數(shù)控機(jī)床及編程,培訓(xùn)效果較好;當(dāng)系統(tǒng)帶上驅(qū)動單元及普通機(jī)床時(shí),經(jīng)適當(dāng)改造,即成為數(shù)控機(jī)床,可進(jìn)行工件的切削。本實(shí)用新型,實(shí)用性強(qiáng),可推廣應(yīng)用。
文檔編號B23P21/00GK2359040SQ9823089
公開日2000年1月19日 申請日期1998年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月9日
發(fā)明者邵國振 申請人:邵國振, 韶關(guān)市北江先鋒機(jī)電設(shè)備有限公司