基于嵌入式运动控制器的数控铣床研究
1 引 言
数控机床可以实现加工的自动化，比双行星混合机传统机床提高了生产效率，而且加工零件的精度高，尺寸 分散度小。我国有广阔的机床数控化改造的市场。本文将 通用嵌入式运动控制器用于一台立式铣床X8126 的数控改造试验。改造中保留了原有的主轴系统和冷却系 统，用步进电机驱动系统对铣床进行X、Y、Z 三轴数控改造。此次改造后步进距离是0.001mm/脉冲。
2 数控基本原理
2.1 数控系统的工作过程
（1）把零件加工程序、控制参数和补偿数据等输入给数 系统。
（2）加工程序译码与数据处理。
（3）插补。运动轨迹是多轴协调运动的结果，为了实现 望的轨迹，必须控制寿力空压机相关轴的运动。直接的方法是把各轴的每一暖气片步运动情况事先确定好，存入计算机的存储器，再现轨迹 时，根据存储的数据来控制各轴。但是这意味着要存储大 量数据，在实际应用中不现实。实际上，轮廓或运动轨迹 一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线 或圆弧去逼近。可以根据一些少量的基本数据（起点和终 点即可唯一确定一条直线，圆弧只需要给定起点、终点、 半径及方向即可确定），通过计算，将工件的轮廓或运动 轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给 指令。这就是插补（Interpolating）的基本思想，即插补计 就是数控系统根据给定的体育直播曲线类型（如直线、圆弧或高次曲线）、起点、终点以及 速度，在起点和终点之间进行数据点的密化。当然，单轴 运动就不存在插补问题。
数控系统的插补功能主要由软件来实现，主要有两类插补 算法。配音种是脉冲增量插补，它的特点是每次插补运算结束产生一 个进给脉冲;另一种是数字增量插补，它的特点是插补运 在每个插补周期进行一次，根据指令进给速度计算出一 微小的直线数据段。MCX314A 芯片内部含有高速高精度的直线和圆弧插补功能。
（4）伺服控制。将计算机送出的位置进给脉冲或进给速 指令，经变换和空调移机放大后转化为伺服电机（步进电机或交、直流伺服电机） 的转动，从而带动工作台移动。
（5）刀具补偿。在轮廓加工中，当采用不同尺寸的巨霸空压机刀具加工同一轮廓工件，或同一名义的刀具因磨损而因此 尺寸变化时，为了保证控制精度和编程方便，数控系统通 常应有刀具补偿功能。
2.2 数控加工程序
符合ISO－840国际标准的NC 指令代码编程是一种较通用的数控编程方法。常用的指令 有准备功能G 代码、辅助功能M 代码、主轴速度S 美发培训代码、刀具T 代码等。数控程序就是由这些功能代码和数据构成。如N06 66 G01X20 Y20 F 300 表示直线插补，XY 同时进给到目标点（20，20），速度300mm/min。
Pro/Engineer、北航海尔CAXA 等CAD/CAM 软件能够依据复盛空压机零件CAD 轮廓生成相应的加工轨迹，生成数控代码程序。
3 硬件组成
如图1所示，基于ARM 和MCX314A 的运动控制器是系统的控制核心。图2是接口板和国际送花驱动器的接口图。MCX314A 输出的脉冲/方向信号经接口板（26AMLS31 变成差动信号）与驱动器对应的脉冲/方向端子相连。气动快速接头各轴限位开关信号和原点信号、急停信号经接口板光电隔 离后连接MCX314A 的nLMTP、nLMTM、Xin0和EMGN引脚。
PC机通过串口与LPC2214 相连，作为数控加工程序的编程人机界面；在数控加工时 ，LPC2214 将MCX314A 各轴的逻辑位置和状态反馈给PC。不过，PC 将数控加工程序印花厂下载给运动控制器后，可以脱开，运动控制器具备独立运 行能力。
