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用的主要發(fā)展方向，它數(shù)控系統(tǒng)智能化、柔性化與集成化技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。隨著計算機技術(shù)水平不斷發(fā)展進步，開放數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實現(xiàn)了巨大進步，在設(shè)計應(yīng)用中基本體現(xiàn)了強大的模塊化、移植性、擴展性、網(wǎng)絡(luò)化、互換性以及互動操作性特點，有效區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，體現(xiàn)了較為強大的技術(shù)優(yōu)勢，提高了精雕機工作效率。
1 數(shù)控精雕機開放式數(shù)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
目前，數(shù)控精雕機所采用的一般為三軸雕刻機，該雕刻機中采用三菱交流伺服驅(qū)動器驅(qū)動，配合半閉環(huán)位置控制模式，加工精度可達到 0.001mm，進給速度范圍達到0.15 ～ 3.6m/min，主軸部分則采用 VFD-M 變頻器實施驅(qū)動轉(zhuǎn)換范圍有級變速，有級變速速度為 10000 ～ 24000r/min。接下來，本文將給出具體的系統(tǒng)設(shè)計模型方案。
1.1   開放式數(shù)控系統(tǒng)模型方案設(shè)計思路
基于“PC+ 通用接口卡”的基本結(jié)構(gòu)特征，建立模塊化、分層化的開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基于典型的“PC+ 運動控制器”開放式結(jié)構(gòu)進行功能模塊建設(shè)，并在模型方案設(shè)計中展示 4 個層次，分別為應(yīng)用軟件層、系統(tǒng)軟件層、硬件驅(qū)動層和機械執(zhí)行層，每個層次都分別承擔(dān)不同的功能。
1.2   開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計分析
應(yīng)用軟件層與 PC 操作系統(tǒng)、API 函數(shù)以及數(shù)控軟件相互關(guān)聯(lián)，共同形成整個數(shù)控系統(tǒng)的核心。而應(yīng)用軟件層自身包含了多個應(yīng)用程序組件對象，這些組件對象中包含了專家系統(tǒng)、通用 CAD/CAM 系統(tǒng)、STEP-NC 數(shù)據(jù)接口以及MIS 系統(tǒng)等。在設(shè)計應(yīng)用軟件層過程中，需要將它與系統(tǒng)軟件相互連接，并劃分出兩種連接模式，首先是網(wǎng)絡(luò)連接模式；其次是本地其他應(yīng)用程序信息交換模式，如圖 1 所示。
結(jié)合圖 1 模型展開分析，對其中模型層次化內(nèi)容與開放式設(shè)計思想進行分析，明確體系結(jié)構(gòu)中包含的開放體系結(jié)構(gòu) CNC 系統(tǒng)，展示它的操作性、可移植性、互換性與擴展性特征。以互操作性特性為例，它主要通過各種功能組件所提供的標(biāo)準(zhǔn)通信接口實現(xiàn)功能應(yīng)用。而在可移植性操作模塊設(shè)計方面則調(diào)用了板卡 API 函數(shù)實現(xiàn)對通用 API 函數(shù)庫的有效開發(fā)，提高其擴展性與模塊化軟件數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)接收能力。針對應(yīng)用軟件層設(shè)計，是為了實現(xiàn)系統(tǒng)后續(xù)擴展內(nèi)容有效融入，保證機械執(zhí)行系統(tǒng)固有功能穩(wěn)定發(fā)揮，且所有的機械設(shè)備及軟件驅(qū)動系統(tǒng)不單獨設(shè)計，主要通過軟件應(yīng)用層來實現(xiàn)多功能優(yōu)化操作。
2   數(shù)控精雕機開放式數(shù)控系統(tǒng)的功能應(yīng)用實現(xiàn)
數(shù)控精雕機開放式數(shù)控系統(tǒng)功能應(yīng)用實現(xiàn)包含多個方面，如對數(shù)據(jù)接口模塊、操作界面模塊、仿真模塊以及加工控制模塊功能實現(xiàn)，本文以仿真模塊功能實現(xiàn)展開分析。在數(shù)控精雕機開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計中，基于數(shù)控技術(shù)
仿真模塊功能實現(xiàn)決定了整個設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。數(shù)控加工仿真模塊主要圍繞計算機圖形學(xué)知識內(nèi)容與相關(guān)數(shù)控加工知識展開設(shè)計，對真實加工過程的基本形象、直觀內(nèi)容進行模擬；在模擬過程中，充分利用仿真技術(shù)，對真實加工過程中的形象進行直觀模擬。同時，利用仿真模塊技術(shù)對真實預(yù)測的實際加工內(nèi)容進行實時仿真與非實時仿真，實現(xiàn)對加工軌跡的幾何軌跡有效仿真。另外，物理仿真主要結(jié)合加工模型參數(shù)的運動學(xué)及動力學(xué)內(nèi)容展開。
在實際加工過程中，利用數(shù)控機床刀具，圍繞任何一個方向進行加工，以脈沖當(dāng)量 0.001 為單位，保證仿真模塊
中的插補算法與 1 個像素點能夠合理代替實際加工中所存在的脈沖當(dāng)量，這種做法具有極高可行性。在系統(tǒng)中，采用 PC+ 通用接口卡模式構(gòu)建純粹的軟件數(shù)控系統(tǒng)，整個插補運算過程全部由軟件實現(xiàn)；根據(jù)上述分析，可在數(shù)控仿真模塊插補算法中實現(xiàn)實際插補加工，體現(xiàn)仿真模塊在整個數(shù)控精雕機開放式數(shù)控系統(tǒng)中的核心技術(shù)價值。另外，在插補前，結(jié)合加工模型數(shù)據(jù)，合理利用 MFC 所提供的直線、圓弧函數(shù)，繪制加工對象軌跡，然后進一步實施插補運算；通過插補曲線擬合模型，實現(xiàn)系統(tǒng)功能操作。
3   結(jié)語
以CNC精雕機為基本對象，可設(shè)計建立一套循環(huán)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。本文對其改造方案進行了詳細設(shè)計，并確定了系統(tǒng)研究中的總體設(shè)計方案、模型構(gòu)建與功能模塊應(yīng)用實現(xiàn)；在充分闡釋其核心技術(shù)精髓的同時，真正體現(xiàn)了其系統(tǒng)設(shè)計功能優(yōu)越性與豐富性，為行業(yè)技術(shù)應(yīng)用與生產(chǎn)發(fā)揮更大技術(shù)效能。

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宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn)：高速精密雕銑機、精雕機、石墨機、鉆攻中心、加工中心；

標(biāo)簽：精雕機

分類：雕銑機

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