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開(kāi)放式數控系統的研究
開(kāi)放式數控系統的研究，是小編專(zhuān)門(mén)為各位數控專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的同學(xué)準備的論文，希望對大家有幫助!
摘要：目前的數控加工系統，絕大數情況下必須采用相應的專(zhuān)用配件，一旦發(fā)生故障，維修成本較高。文章分析了現有數控系統的各種利弊后提出了以“CNC控制板V44”接口板為核心，通過(guò)該接口板與步進(jìn)電機及驅動(dòng)器、相關(guān)檢測元件、其它功能部件的連接，共同構建了數控機床的硬件平臺;并采用PC機中的相關(guān)軟件對機床進(jìn)行控制。該開(kāi)放式數控系統不僅具有模塊化、可重構、可擴充等優(yōu)點(diǎn)，還具有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò )化方向大大發(fā)展。
關(guān)鍵詞：開(kāi)放式數控系統 CNC控制板V44 Mach3控制軟件
引言
數控技術(shù)快速的更新?lián)Q代很大程度上是因為計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。隨著(zhù)生產(chǎn)系統的要求、生產(chǎn)設備的客觀(guān)需要以及機床制造企業(yè)的推動(dòng)作用，才慢慢推出“開(kāi)放式數控系統”這一概念。所謂“開(kāi)放式數控系統”，即模塊化、可重構、可擴充的軟硬件數控系統。
目前，我國數控機床配置的系統有日本的發(fā)那克、三菱、德國的西門(mén)子及少量的國產(chǎn)數控系統。無(wú)論是國外還是國產(chǎn)的系統，絕大數情況下必須采用相應的專(zhuān)用配件，一旦發(fā)生故障，維修成本較高。同時(shí)由于系統的封閉性，用戶(hù)無(wú)法自行開(kāi)發(fā)或集成滿(mǎn)足自己要求的數控系統。
本文根據開(kāi)放式數控系統的基本框架對正在使用中的數控機床的軟硬件進(jìn)行了重新的設計，完成一臺“基于PC機控制系統”的數控車(chē)床，為開(kāi)放式數控系統體系的建立和實(shí)現多一種設計。
1 現有數控機床硬件結構與控制系統
數控機床一般由機床本體、CNC裝置、輸入/輸出設備、伺服單元、驅動(dòng)裝置、可編程序控制器PLC、測量裝置、電氣控制裝置、輔助裝置等部分組成。將數控加工程序輸入數控裝置，再由數控裝置控制機床主運動(dòng)的變速、起停，進(jìn)給運動(dòng)的方向、速度和位移大小，以及其他諸如刀具選擇交換、工件夾緊松開(kāi)和冷卻潤滑的啟停等動(dòng)作，使刀具和工件及其他輔助裝置嚴格地按照數控加工程序規定的順序、路程和參數進(jìn)行工作，從而使工作臺完成給定的任務(wù)。數控機床的結構框圖如圖1所示。
數控系統以GSK928TA 數控系統為例進(jìn)行分析，該數控系統采用8位單片機微機(8032)和16位單片微機(80C196)組成雙CPU系統，分別進(jìn)行數控系統的管理、人際交互、輸入輸出、數據預處理和插補運算。X軸和Z軸驅動(dòng)裝置采用DA98系列全數字交流伺服驅動(dòng)器，X軸和Z軸電機為STZ系列三相交流永磁同步伺服電機。系統原理圖如圖2所示。
2 開(kāi)放式數控系統的原理與構造
由于現絕大多數數控系統是建立在單片機基礎上的專(zhuān)用數控系統，因此必須采用相應的專(zhuān)用配件，一旦發(fā)生故障，維修成本較高。同時(shí)由于系統的封閉性，用戶(hù)無(wú)法自行開(kāi)發(fā)或集成滿(mǎn)足自己要求的數控系統。通用性差、有限的軟硬件資源成為現絕大多數數控系統的最大軟肋。針對以上問(wèn)題，本文設計了一個(gè)以“CNC控制板V44”接口板為核心，PC機、驅動(dòng)器、步進(jìn)電機、相關(guān)檢測元件、其它功能部件等為主體的開(kāi)放式數控機床。
2.1 開(kāi)放式數控系統硬件設計
在研究傳統機床的利弊后，推出開(kāi)放式數控系統的硬件系統，我們采用“PC+ CNC控制板V44”的組合形式，將PC機通過(guò)該控制板及外接小板與CNC融合到一起，使PC機成為整個(gè)數控的大腦。配以步進(jìn)電機、驅動(dòng)器、相關(guān)檢測元件、其它功能部件的連接，共同構建了數控機床的硬件平臺;開(kāi)放式數控系統的硬件結構如圖3 所示。
2.2 開(kāi)放式數控系統軟件模塊化設計
本次我們所使用的是window xp的操作系統，該操作系統支持大多數的機械設計造型軟件(如UG，PROE，Solidworks等)。而這些造型軟件都具有將三維設計的模型直接轉換成數控代碼的功能，這樣操作者只要繪制出所要加工零件的模型而取代編程。鑒于這種功能的使用，極大的節約了大量的編程時(shí)間。而且由于PC機的存在我們可以通過(guò)上網(wǎng)構建網(wǎng)絡(luò )的數控系統，更加便捷與方便的進(jìn)行數據傳輸及控制。
系統控制軟件方面，我們選擇Mach3控制系統進(jìn)行編程，一方面由于Mach3數控系統可以根據實(shí)際情況設置相關(guān)的參數，以及改變操作界面，因此更加人性化的讓操作者能根據自己的需要調整自己的操作界面，最終產(chǎn)生個(gè)性機床。另一方面該數控軟件可以利用txt格式進(jìn)行編譯，因此可以將造型設計軟件轉換出來(lái)的數控代碼復制到txt文本中直接輸入。這樣能更加方便與快捷的進(jìn)行數控編程�？刂栖浖闹饕绦蚰K如圖4所示。
3 開(kāi)放式數控系統整體分析
本文所研究的開(kāi)放式數控系統硬件采用“PC+ CNC控制板V44”的結構，軟件采用WINDOW XP操作平臺系統+Mach3控制軟件。該開(kāi)放式數控系統加工平臺從軟硬件及性能方面進(jìn)行了很大的提升。以PC為主體，CNC控制板V44為核心。利用PC機的通用化和標準化及主機多樣的擴展槽，解決了常規機床擴展性問(wèn)題。
利用PC機的三維設計軟件以及Mach3個(gè)性界面，更有效的解決編程方法缺乏多元化及封閉性問(wèn)題。同時(shí)由于開(kāi)放性數控系統硬件的模塊化，有效的解決硬件配件的單一性與高維修費用。
4 結語(yǔ)
本設計將一臺數控車(chē)床的整體系統改造成為開(kāi)放式數控加工系統，其結構為“PC+ CNC控制板V44”形式，將CNC控制系統與PC機巧妙的結合，采用WINDEW XP操作系統，將PC機豐富的軟硬件資源及第三方軟件模塊相互結合，而采用Mach3控制系統的個(gè)性化操作界面將“開(kāi)放性”發(fā)揮到了極致，真正展現出個(gè)性機床。
參考文獻：
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