开放式数控实验平台的机械装置设计与代码编译系统研究

摘要

随着电子技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展，数控系统不断更新换代，开放式数控系统已经成为数控系统发展的主流。今后，数控系统还将朝着高速、高精度、智能化和网络信息化方向迈进。 本文介绍了开放式数控系统在国内外的发展状况，以及在数控系统中编译技术的发展。针对开放式数控系统的特点，本文设计了数控实验平台的机械模块、译码模块和插补模块。目的是组成一个开放的、可扩展的、廉价的开放式数控平台，可以基于本系统平台进行二次开发，扩展数控系统现有的功能。本文的主要工作包括以下几个方面： （1）本文根据设计要求确定了数控实验平台的总体结构方案，详细地分析了实验平台的总体布局、运动方式和各零部件的设计。利用Solidworks工程软件建立平台各零部件的3D模型和装配体模型并进行干涉检查；利用ANSYS软件对关键零部件进行受力分析。 （2）论文分析了数控平台的译码模块的功能需求，给出了译码模块的总体结构，对其中各个子模块的功能进行了说明。还对数控代码和编译原理的相关知识以及开发环境进行介绍。 （3）论文给出了数控平台译码模块的具体实现过程。由于不同数控系统数控指令不同，本文设计了可修改可扩充的功能字符表，实现对不同数控系统指令的通用性和开放性：然后研究了GRETA正则表达式的应用，将其用于译码模块的词法分析和语法分析中，保证了词法和语法检查的快速性和准确性。译码过程完成了词法分析和语法分析并存储加工信息以用于插补模块。本文设计的译码模块，可以快速、准确地检查出数控程序中的词法和语法错误；并能对ASCII码状态的数控代码进行读取和识别，从而得到刀具运动轨迹的坐标值和其他有关信息。 （4）论文对加工指令代码的执行模块——插补模块进行了研究。给出了直线插补和圆弧插补的实现方案。 本文提出并完成了开放式数控平台的部分设计，没有完成全部具体工作，但为后续工作打下良好的基础。从总体上看，该平台具有一定的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的意义

1.2开放式数控系统

1.2.1开放式数控系统的特征

1.2.2开放式数控系统在国内外发展现状

1.2.3开放式数控系统发展趋势

1.3数控代码编译系统的研究

1.3.1数控代码编译系统的发展类型

1.3.2数控代码编译系统在国内外的研究现状

1.4本论文的主要工作

第2章实验平台机械系统分析与结构设计

2.1数控实验平台机械装置设计要求

2.2数控平台机械装置总体方案

2.2.1总体布局分析

2.2.2运动系统分析

2.2.3数控平台机械装置总体设计

2.3机械结构具体设计

2.3.1切削力、切削扭矩和切削功率的计算

2.3.2主运动系统的设计计算

2.3.3进给运动系统设计计算

2.4数控平台的建模

2.5关键部件的受力分析

2.6本章小结

第3章 译码模块总体设计及相关理论概述

3.1译码模块的功能分析

3.2数控加工代码的概述

3.2.1数控代码简介

3.2.2数控程序的结构

3.2.3数控编程常出现的错误

3.3编译原理概述

3.4译码模块的总体设计

3.5译码模块开发环境的选择

3.6本章小结

第4章 译码模块的具体设计与实现

4.1功能字的自定义

4.2数控程序的读入和预处理

4.3词法分析

4.4语法分析

4.5数据存储及处理

4.6本章小结

第5章插补模块的设计与实现

5.1数控插补概述

5.2插补模块设计

5.2.1直线插补的算法分析及实现

5.2.2圆弧插补的算法分析及实现

5.3本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的学术论文