摘要:介紹一種帶旋轉(zhuǎn)三割炬火焰切割機，該切割機能在切割零件輪廓的同時連同K型的焊接坡口一同切出；并對該切割機數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計作了詳細的論述。 關(guān)鍵詞:火焰切割機　旋轉(zhuǎn)三割炬　焊接坡口　數(shù)控系統(tǒng) 1　前言 我國的工廠企業(yè)，每年要把千萬噸的鋼材通過熱切割設(shè)備分解成各種形狀的零件。對于碳鋼，氧焰切割是最主要的手段。數(shù)控火焰切割機的推廣使用，不僅使切割效率大為提高，而且使材料的利用率上升了幾個百分點，其社會經(jīng)濟效益相當可觀。但目前使用的數(shù)控火焰切割機一般只是兩軸聯(lián)動控制的，只帶有一把垂直于鋼板平面的割炬，因此它只能切割出任意輪廓的零件，而不能切割出這些零件上的焊接坡口。而實際情況中，零件被切割以后往往需要焊接，因此必須再增加開焊接坡口這一道工序，否則不能保證焊接質(zhì)量。針對這一情況，本文提出了基于工業(yè)PC機的帶旋轉(zhuǎn)三割炬的數(shù)控火焰切割機。該切割機由X、Y和C三軸聯(lián)動控制，其中X、Y軸控制旋轉(zhuǎn)三割炬的運動軌跡，C軸控制旋轉(zhuǎn)三割炬的轉(zhuǎn)角，它隨X軸和Y軸坐標的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)動（圖1）。這樣就能使切割機在切割零件輪廓的同時連同零件的焊接坡口一起切出。切割后，只要將熔渣清除干凈即可焊接，避免了再開焊接坡口這道工序。 [align=center] 圖1　旋轉(zhuǎn)三割炬的示意圖[/align] 2　數(shù)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計 該數(shù)控火焰切割機數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示，主要包括工業(yè)PC機、運動控制卡和伺服系統(tǒng)。其中工業(yè)PC機是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它擔負著切割機運動軌跡的計算（粗插補）以及對整個系統(tǒng)管理的任務(wù)；運動控制卡插在工業(yè)PC機的擴展槽中，它一方面與伺服系統(tǒng)相連，實現(xiàn)對切割機運動軌跡的控制（精插補）。另一方面與機床操作面板及控制氣源的繼電器相連，通過操作面板，可以調(diào)整機床的位置，指令機床啟動、暫?；蜓卦懈钴壽E返回，還能實現(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)可以選擇步進伺服系統(tǒng)或全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)。 [align=center] 圖2　數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖[/align] 運動控制卡由自己設(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；振蕩電路為運動控制卡上的脈沖控制電路提供固定頻率的脈沖源；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氣源控制信號及輸入機床按鈕信號；脈沖控制電路由三片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；中斷電路是為控制程序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機電源和外界電源隔離，減少外界電源對計算機的干擾。運動控制卡設(shè)計的原理如圖3所示。 [align=center] 圖3　運動控制卡的原理圖[/align] 3　數(shù)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng)的軟件由兩部分組成：第一部分CAD/CAM模塊實現(xiàn)圖形自動編程功能；第二部分CNC模塊實現(xiàn)切割機運動軌跡以及氣源控制功能。兩部分的模塊框架如圖4所示。 [align=center] 圖4　系統(tǒng)軟件框圖[/align] 3.1　自動編程系統(tǒng)設(shè)計 與傳統(tǒng)的自動編程系統(tǒng)不同，本文采用圖形自動編程系統(tǒng)。編程時不需要編輯零件源程序，只要在Auto CAD環(huán)境中將要切割的零件排列好，系統(tǒng)能自動將圖形轉(zhuǎn)化成數(shù)控代碼，從而避免了信息的重復(fù)輸入，提高了編程效率及可靠性。 3.1.1　零件圖形的編輯 該模塊利用漢化Auto CAD圖形軟件，編程者在Auto CAD環(huán)境下進行圖形輸入、編輯，按下料鋼板的大小設(shè)置圖框尺寸，將要切割的零件在圖框內(nèi)排列好，并加上切割引線。 3.1.2　圖形數(shù)據(jù)的提取和切割路徑的規(guī)劃 Auto CAD系統(tǒng)提供了一個與其它高級語言的接口文件。