开放式数控教学实验平台的开发

摘要

开放式数控与传统数控相比有很多优势,是今后数控技术发展的方向。一方面为了提高数控技术教学的效果和学生的实践动手能力,另一方面为了借鉴学习当今重要的开放式数控体系和加深对开放式思想的理解,本文开发了一种基于运动控制卡的开放式数控教学实验平台。
　　本文首先分析了当今三种典型的开放式数控结构并确定了本平台的“PC+运动控制卡”的基本结构,对平台的硬件系统进行了设计,分配运动控制卡和 PC机的任务。通过对具体硬件的选型和对系统电气原理的设计,组建了三轴铣床和控制柜,经调试后完成整个硬件系统的搭建。
　　其次是对本平台的软件控制系统的开发。本文参考美国 OMAC体系,并利用模块化的思想将软件系统划分成了任务生成模块、人机界面模块、仿真模块、轴组模块等几大模块。任务生成模块是主要为自动加工模式和 MDI模式服务。本文确定了编译的译码方式,给出了本系统 NC代码的标准格式。接下来对代码行的信息提取和深度转化两大步骤分别给出了详细的实现方法和具体流程。前者完成当前代码行所有信息的提取存储,后者结合系统参数和坐标系完成了代码的解释转化,生成包含运动和辅助控制等多种信息的执行步系列。本系统具有完善的译码诊断功能,诊断伴随着整个任务生成模块的执行,本文给出了详细的诊断方法和错误处理的具体流程。另外介绍了本系统的坐标系和系统参数管理等功能。最后对平面刀具补偿功能模块进行了开发,给出了刀具补偿方法和具体流程。之后开发了人机界面模块、仿真模块、轴组模块。友好的人机界面实现了良好的人机交互,完成数控机床的绝大多数操作;仿真模块实现了加工前对刀具路径的仿真;轴组模块完成对执行步系列的执行,转化成运动轴的运动。
　　最后,通过实际加工蜡模验证了本平台能完成三轴铣床的绝大部分功能,如刀具补偿功能,仿真功能等。具有一定的加工能力。

目录

摘 要

Abstract

绪 论

1.1 开放式数控技术

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的目的和意义

1.4 研究主要内容

第2章 开放式数控实验平台总体设计

2.1 结构类型和方案设计

2.2 硬件系统方案设计

2.3 软件系统方案

2.4 本章小结

第3章 数控实验平台硬件系统

3.1 硬件选型与搭建

3.2 硬件系统的电气原理设计及控制柜

3.3 本章小结

第4章 任务生成模块的设计与开发

4.1 两种典型的译码类型

4.2 G代码标准格式的确定

4.3 代码的信息提取

4.4 代码的深度转化

4.5 诊断功能

4.6 其他系统功能

4.7 刀具补偿功能

4.8 本章小结

第5章 人机界面模块等其他模块的开发

5.1 人机界面模块

5.2 加工路径仿真模块

5.3 轴组模块

5.4 本章小结

第6章 数控系统功能实验验证

6.1 验证方案

6.2 实际加工验证

6.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢