基于PC机的三轴联动数控实验平台的研究

摘要

数控技术的开放化是当今数控技术的发展主流。开放式数控系统的研究目的是要建立一种新型的模块化、可重构、可扩充的控制系统结构，以增强数控系统的功能柔性，在体系结构上给用户留有进行二次开发的更多余地，能够快速而经济地响应新的加工需求。开放式数控系统的产生和应用为数控技术的发展翻开了崭新的一页。 本论文阐述了开放式数控系统的定义、特点、功能要求及其组成形式，研究了开放式数控系统的层次化和模块化体系结构。通过对当前开放式数控系统组成形式的分析，结合教学实际，构建了基于PC+运动控制器的具有主从式结构的开放式数控系统。详细介绍了该系统硬件的组成、结构和控制系统核心一专用运动控制芯片MCX314的结构和功能，采用ISA总线技术实现PC机和运动控制芯片之间的数据通讯；具体分析了以PC+运动控制器为控制核心的系统软件功能、系统软件工作原理和实现机制；研究了步进电机的半闭环控制。目前，该系统应用于数控教学，取得了较好的效果。 数控技术综合应用了多方面的技术，有广阔的研究与发展空间。论文在最后对一些相关技术进行了展望。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1数控及数控系统

1.2开放式数控系统综述

1.2.1开放式数控系统的产生及其特征

1.2.2国内外开放式数控系统的研究现状

1.2.3开放式数控系统的类型

1.2.4开放式数控系统的发展趋势

1.3课题研究的内容和意义

1.4课题的主要工作

第二章数控系统的工作原理

2.1数控机床的坐标系

2.1.1机床坐标和运动方向

2.1.2绝对坐标系和相对坐标系

2.2数控系统的主要功能

2.2.1基本功能

2.2.2选择功能

2.3数控系统的一般工作方式

2.4数控系统的插补原理

2.5刀具补偿原理

2.6数控机订的伺服系统

第三章系统硬件设计

3.1系统硬件平台的选择

3.2系统硬件方案设计

3.2.1系统硬件选择

3.2.2运动控制器

3.2.3使用MCX314的运动控制平台的优势

3.3系统硬件工作原理

3.4I/O接口电路的设计

3.4.1控制器与外部I/O接口

3.4.2控制器与总线接口

3.5伺服系统及位置控制

3.5.1伺服控制方法

3.5.2伺服控制设计与实现

3.5.3驱动电路的设计

第四章系统软件设计

4.1系统软件开发平台的选择

4.1.1 Windows98操作平台

4.1.2 Windows98平台与开放式CNC

4.2系统编程语言的选择

4.3系统实时性分析

4.4系统软件功能模块的实现

4.4.1主控模块

4.4.2控制器应用程序

4.5系统软件人机界面的实现

4.5.1状态显示界面

4.5.2加工程序编辑界面

4.5.3手动操作模式界面

4.5.4自动运行模式界面

4.5.5参数设置界面

4.6数控代码的编译

第五章系统在教学中的应用

5.1实验平台的构建

5.2实验举例

5.2.1加工材料及刀具准备

5.2.2软件运行环境

5.2.3实验加工程序

5.2.4实验结论

5.3实验系统的特点和功能

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2数控系统展望

参考文献

致谢

作者简介

作者在攻读硕士学位期间发表论文情况