０ 引 言
随着热能工程、化工等行业的发展，管板类零件的 加工越来越多。如武汉某化工企业，因生产需要，需在 炼油装置区内安装不同规格的换热器。换热器一般由 管束、管板、换热管等组成。为了使换热管能顺利地插入管板，要求管板上的每个孔均有一定的加工精度，孔间位置误差要求控制在０．０５ ｍｍ 以内。传统的加工方式是在管板上人工划线，而后在龙门钻床上钻孔。这种方法工作强度大，经常由于加工精度不高，导致换 热管插不进管板，造成工件重新加工，甚至报废。因此
设计一种高精度的数控龙门钻控制系统实现数控加工对提高生产效率、降低劳动强度具有积极的意义。
１ 龙门钻床数控系统硬件整体设计
结合当前开放式数控系统的特点及龙门钻床的发展趋势［１］，采用 ｎｃ 嵌入 ｐｃ 的技术模式，在工控机（ｉｐｃ）基础上，以 ｍｐｃ０８ｅ 运动控制卡作为数控系统的控制信号核心，构成主、从式双微处理器结构的龙门钻床控制系统。该系统的硬件结构框图如图１ 所示， 主要包括 ｍｐｃ０８运动控制卡、ｉｐｃ 和驱动系统等。
所设计的数控钻床系统共有 ｃ、ｘ、ｙ、ｚ 四个轴， 其中 ｘ、ｙ 轴控制平面两个方向的定位，ｚ 轴控制钻头的进 给 量，ｘ、ｙ、ｚ 可 直 线 联 动。 主 轴 ｃ 是 利 用ｍｐｃ０８的通用ｉ／ｏ 与变频器进行通讯，实现对主轴高转速的控制。系统工作时，根据孔坐标在工件上的位置、加工孔的深度、孔半径等参数，编制工件的指令集文件，系统根据指令集文件自动完成加工。
工控机ｉｐｃ－８１０是整个系统的用户交互及管理核心，负责 ｇｕｉ操作、发送控制指令、任务调度管理、参数输入等。ｍｐｃ０８作为系统运动控制的内核，安装在ｉｐｃ－８１０的ｐｃｉ插槽中。ｍｐｃ０８ 的指令系统可满足龙门钻床钻削加工的高速度、定位准的点位运动要求。
此外，ｍｐｃ０８ 提 供 的 ｉ／ｏ 口 用 于 反 馈 系 统，实 现ｍｐｃ０８ 与 机 床 输入和 输出通道的连接 与 控 制；ｍｐｃ０８发送脉冲信号及方向信号到伺服、步进驱动电机单元即可实现所需要的运动［２］。
２ 各轴切削进给驱动系统
数控龙门钻床系统设计采用了的半闭环、开环混合伺服系统方案，保证了数控系统能够实现高 速、高精度钻削加工方式。
步进电机采用开环控制，使用 ｄｓｓｈ－５ 型驱动板驱动。ｄｓｓｈ－５驱动板是由中地数控公司开发的一款步进电机驱动板卡，在数控系统的设计改造过程中得到大量应用，板卡工作稳定，性能优良，特别是使用该板卡后，电机的矩频特性得到极大改善，低频段可输出较大力矩，同时可保证在５ｋｈｚ～６ｋｈｚ高频下稳定工作。系统中应用 ｄｓｓｈ－５ 驱动板，使电路结构更加简单，系统的可靠性大大提高。
伺服驱动选用 ｅｐ１００系列，ｅｐ１００ 采用成熟的数字控制，低速性能好，动态响应快，并扩展了多种数字量和模拟量接口，与各种板卡互联方便。本系统选用松下永磁同步交流伺服电机，伺服电机由光电编码器进行速度反馈，实现半闭环控制，如图２所示。