數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率高、柔性程度好,，已在我國機(jī)械制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用,。目前，數(shù)控機(jī)床加工,、編程及操作人員已基本滿足企業(yè)需求,，但裝調(diào)及維修人員卻相對匱乏。數(shù)控機(jī)床裝調(diào)及維修人員需要具備機(jī),、電,、光一體化的裝調(diào)及維修能力,。然而,，高職院校和社會職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在學(xué)生和社會人員培訓(xùn)過程中使用的數(shù)控機(jī)床裝調(diào)實(shí)訓(xùn)臺，裝調(diào)效果雖然明顯但不適合維修培訓(xùn),。因此,，研發(fā)一種數(shù)控機(jī)床維修功能裝置嵌入到現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床裝調(diào)實(shí)訓(xùn)臺中，對于維修人員的培養(yǎng)至關(guān)重要,。
1,、總體方案
數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置主要解決數(shù)控機(jī)床電路故障設(shè)置及排除和數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及排除兩個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置及排除功能,，同時(shí)保留學(xué)生及其他受訓(xùn)人員數(shù)控維修技能的練習(xí),，又避免對數(shù)控硬件的破壞,。其工作原理為：通過上位機(jī)（PC機(jī)）界面對數(shù)控機(jī)床電路及參數(shù)進(jìn)行故障設(shè)置，由RS232接口將信號傳輸至數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置的控制器,，控制器接收信號并控制相關(guān)中間繼電器工作,，從而斷開數(shù)控機(jī)床電源電路,、系統(tǒng)電路、刀架電路,、驅(qū)動電路,、主軸電路,、冷卻電路及急停電路等來完成數(shù)控機(jī)床電路故障設(shè)置,，學(xué)生及其他受訓(xùn)人員通過現(xiàn)場檢測診斷并找到相應(yīng)的故障,，使用PC機(jī)界面故障恢復(fù)功能自動排除數(shù)控機(jī)床電路故障,。數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置如圖1 所示。

圖1 數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置
2,、PC機(jī)模塊
PC機(jī)的串行通信以Microsoft Visual C++ 開發(fā)環(huán)境為平臺，通過調(diào)用Microsoft Visual C++的通信控件（MSComm）,，綜合運(yùn)用Windows API通信函數(shù)和Microsoft Visual C++的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù)等集成資源來實(shí)現(xiàn),。雖然Microsoft Visual C++ 資源豐富,，但并不能滿足所有通信需求,，需要另外編寫通信軟件來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)的串行通信。PC機(jī)串行通信軟件流程如圖2所示,。

圖2 PC機(jī)串行通信軟件流程
由圖2可知,，當(dāng)點(diǎn)擊PC機(jī)界面1號鍵后，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)1,；當(dāng)點(diǎn)擊PC機(jī)界面2號鍵后,，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)2,；??當(dāng)點(diǎn)擊PC機(jī)界面5號鍵后,，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)5,；當(dāng)點(diǎn)擊PC機(jī)界面6號鍵后,，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)6；當(dāng)點(diǎn)擊PC機(jī)界面7號鍵后,，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)7,。其中,，數(shù)據(jù)1控制電源電路通斷繼電器,，數(shù)據(jù)2控制系統(tǒng)電路通斷繼電器??
數(shù)據(jù)5控制主軸電路通斷繼電器,，數(shù)據(jù)6控制冷卻電路通斷繼電器，數(shù)據(jù)7控制急停電路通斷繼電器,。
3,、控制系統(tǒng)硬件電路
控制系統(tǒng)硬件電路由MAX232通信芯片,、8051單片機(jī),、4N25光電隔離器,、75468放大器等組成。其工作原理為：通過MAX232通信芯片接收PC機(jī)信號，傳送至8051單片機(jī)P3.0、P3.1口線，信號經(jīng)8051單片機(jī)處理后,，分別傳送至4N25光電隔離器，后經(jīng)75468放大器放大信號后，分別控制KA1～KA7中間繼電器線圈，并由KA1～KA7控制數(shù)控機(jī)床相應(yīng)電路的通斷,，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置。8501單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路如圖3所示,。

a.硬件電路模塊1

b.硬件電路模塊2
圖3 8501單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路

在控制系統(tǒng)硬件電路中，8501單片機(jī)到PC機(jī)接口通信電路原理如圖4所示,。8051單片機(jī)采用6MHZ的晶振頻率,，把工作在方式2的定時(shí)器T1作為周波發(fā)生器，傳輸波特率設(shè)為1200,，由于串口工作在方式1的原因,，串行控制寄存器（SCON）的值設(shè)為0x50，電源控制寄存器（PCON）的值設(shè)為0 ,，定時(shí)器方式控制寄存器（TMOD）初值設(shè)為0x20,，T1初值設(shè)為0xe8,。

圖4 8501單片機(jī)到PC機(jī)接口通信電路原理
8501單片機(jī)到PC機(jī)接口通信軟件流程如圖5所示。由圖5可知，程序開始,，對8501單片機(jī)串口進(jìn)行通信初始化（包括對SCON的設(shè)置、TMOD及T1的定時(shí)初始化,、PCON的設(shè)置）,，后接收來至PC機(jī)的數(shù)據(jù)1～7,，數(shù)據(jù)1～7分別控制相應(yīng)中間繼電器,，程序結(jié)束,。

圖5 8501單片機(jī)到PC機(jī)接口通信軟件流程
4,、實(shí)驗(yàn)
數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置設(shè)計(jì)安裝完成后，對其進(jìn)行調(diào)試和考核,。結(jié)果表明,，該裝置性能良好,，運(yùn)行穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置調(diào)試界面和考核界面如圖6～圖7所示。

圖6 數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置調(diào)試界面

圖7 數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置考核界面

5、結(jié)論
在現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床裝調(diào)實(shí)訓(xùn)臺中嵌入數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置及排除裝置,，可解決數(shù)控機(jī)床電路故障設(shè)置及排除和數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及排除兩個(gè)問題,，實(shí)現(xiàn)了故障設(shè)置及排除功能,。該裝置保留了學(xué)生及其他受訓(xùn)人員在數(shù)控機(jī)床故障診斷及排除過程中人為故障診斷及現(xiàn)場恢復(fù)的技能訓(xùn)練,，滿足了維修人員的培養(yǎng)需求；又避免了在訓(xùn)練過程中由于經(jīng)常插拔數(shù)控機(jī)床硬件線路,，造成數(shù)控機(jī)床硬件使用壽命縮短的情況,，進(jìn)而延長使用壽命。