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内容简介：

基于? !的雕刻机开放式数控系统开发李而娜,阅# 天津交通双%学院孙宏昌段怡洲月名以天津工程师范学院摘要以“? &?!”为硬件平 台,() + , . ?操作系统为软件 平 台的雄刻机开放式数控 系统总体方案,数控 系统控制结构及 系统软件各模块设计。关健词数拉雄刻机开放式数控系统? ?!#概述开放式数控系统是近年来新兴的数控系统构建模式,这种数控模式的特点是采用开放式体系结构,普遗采用模块化、层次化的结构,使得系统组成的内部开放化成为一种可能。系统采用“? &运动控制器”控制结构,是典型的开放式数控体系结构川,使得数控雕刻机数控系统具有开发周期短、成本低、可扩展性好、控制性能稳定等特点。/雕刻机结构特点机床结构与典型的立式加工中心结构相似,如图#所示,通过0、1工作台实现0、1方向的伺服运动,2曰日口?轴主电交流伺服电动机驱动滚珠丝杠,并辅助以抱闸实现?轴运动。机床 在 、!、?方向上行程为# # % &( )+, ,&%。机床刀具通过弹赞卡头装卡在电主轴上,通过电主轴的带动实现高速旋转。电主轴最高转速 限制为./( ) 0&1 %,采用恒功率调速。机床可以通过更换不同的刀具实现三轴联动雕刻加工。 23工作 台系统方案控制系统方案采用“代45678”的开放式模式,如图/所示。567 8(5明卿做 9 :;1一俪。? ,% , ; ; )是美国 9 9=公司推出的基于工业5 8和1% 操作系床机统的开放式多轴运动控制器,可以实现多轴联动控制,具有优秀的控制品质以及开放特性。5 8机选用研华7一空 5一体化工作站,运动控制器为基于5 8总线的567 ?多轴运动控制卡。为实现 、!、?轴运动,控制系统包含三套伺服驱动系统采用光栅尺进行位检测,可以实现三轴联动加工。通过5678的三个伺服控制通道,实现三组伺服系统的闭环控制。利用5678的第四个伺服通道控制主轴电动机变频器,实现主轴调速。 板连接到5678上,通过内的5 8控制机器的辅助功能设备、主轴启停、检测机床限位、驱动指示装工和报誉装里、检测控制面板输人指令信号等。/#/5 8总线5678卡伺服姐动与. # 控创粗动器卜曰侧服电动机;刁邃度反怕卜光 位里检侧; 交级器娜陀工控机85卡门电主轴机床开关工门控侧百板班动县日面板性盘日存偏器显示器圈/控制系统的特点是以?总线工业控制计算机为控制核心,以?!多轴控制卡为运动控制模块,形成以?机为上位机、?!多轴控制卡为下位机的分布式控制结构。3数控系统数据流程数控系统数据流程如图4所示。它是一个两级计算机控制系统。主计算机负责整个系统的管理、加工程序读人、状态信息处理、5代码解析与仿真和实时通信等工作。?!卡负责完成位置与速度计算、粗插补伺服更新、位置反馈、精插补及开关量?忧控制等任务。根据?!可以对运行轨迹进行粗擂补、精插 补,大量的插补计算在卡内可以自动进行,通过? ?!的计算可得出各轴运动电动机的位移与速度量,圈4即通过? ?!6可实现对各运动轴的精确控制#/。7数控机床控制系统软件设计78#系统软件总体结构数控系统软件以() + , 舒为平台,采用面向对象和模块化编程技术,利用微软公司9 ( :; 系统管理模块、机床仿真模块和机床控制模块。系系统软件件机机机机机机机机机机机机床控侧侧系系统管理理理理理理理理理今今今今人人人点点点指指指轨轨轨坐坐坐误误误攀攀攀仿仿仿程程程实实数数数数机机机动动动令令令迹迹迹标标标差差差件件件真真真序序序时时设设设设交交交运运运分分分显显显回回回补补补轨轨轨加加加下下下监监% % % % % % %互互互行行行析析析不不不零零零偿偿偿迹迹迹工工工峨峨峨控控模模模模模模模棋棋棋棋棋棋模模模棋棋棋模模模规规规棋棋棋模模模棋棋块块块块终终终块块块块块块块块块块块块块块块划划划块块块块块块块块圈378/系统管理模块系统管理模块主要完成加工程序的预处理和人机信息交互%。参数设置模块用于运行软件的参数设%、加工程序的刀具参数设置和机床结构参数设置。程序管理模块用于载入和存储?加工代码程序文件,也可以使用由?找斌 ?; ! ?等自动编程工具生成的标准5代码,如图7所示。人机交互模块主要用于各种工作模式的选择、调试和运行管理,进行数据和命令的输人,反馈用户操作信息和系统运行状态8报替状态等。手动数控模块可支持人工?编程,适合于较简单零件的雕刻加工。指令分析模块负责对用户的数控操作指令进行解释和处理。轨迹显示模块可以实时以图形界面 的形式在线显示加工状态与刀具位置,如图=所示。坐标回零模块可以用于机床坐标回零控制。误差补偿模块用于动态加载误差补偿规则、算法和数据,修/毋正运动控制%,减小加工误差。它可通过专用仪器获得刀尖位%数据进行误差补偿,也可对来源于加工过程中的误差进行侧% 统计。圈784机床仿弃模块本模块利用计算机可视化和面向对象的手段,通过脚)5建模模拟机床的加工过程。通过零件轨迹规划模块对加工代码进行读人与分析编译,在加工之前即可得出所要加工轨迹的形状参数,调用仿真加工模块即可显示加工图形轨迹,帮助加工人员了解所加工程序的正确与否。783机床控侧模块机床控制棋块负贵处理与?!相关的任务。程序下载模块可以在机床执行运动程序之前,将加工程序下载到?!的专用存储器中,用于机床加工。实时监控棋块用于实时检查限! 6数据状态和伺服系统运行状态,并将检查数据传送到人机交互模块,实现刀具轨迹和伺服轴运动的模拟显示、控制状态显示和故障报普指示。通信驱动棋块用于建立? 与?!之间的数据通信。=结束语本系统是基于? ?!6多轴运动控制卡的开放式数控系统 ,其硬件具有稚定性、实时性,可靠性好,运行速度快,控制精度高等优点。由其提供的强大功能,使系统软件开发变得更为容易,上、下位机之间只孺建立简单的通信协议和设%即可实现工业? 主机与?!之间的可靠连接。同时,? ?!运动控制器开放性的特点,为建立开放性的数控体系结构提供了保证,使开发的系统能真正体现开放性的概念和内涵,并易于以后的系统改造、升级。参考文献 / /一4 8氏】8 ;:;% ;伽% ) 68公 +? ?! + %,峨 ) 6。?; )耐【?8 !珑】恤介:;% ;勿 % 48乃484= 8牛志刚8?民 0 1