开放式数控木工加工中心数控系统的开发研究

摘要

数控技术是先进制造技术的基础和核心，开放式数控系统是当今数控技术发展的必然趋势，在各类数控机床上获得了越来越广泛的应用。 本文分析了木制品数控加工特点，以PC机为基础，以Windows操作系统为平台，以面向对象编程(OOP)、多线程编程等技术为手段，开发了具有互操作性、可移植性、可扩展性的开放式木工加工中心数控系统。 本文分析了国内外开放式数控系统及其在木工加工中心中应用的发展概况，搭建了本课题数控系统的框架结构。采用“CNC嵌入PC”型，主从式CPU结构，实时控制由MC6414P运动控制卡完成，PC机完成非实时控制部分。 以Visual C++为开发平台，运用MFC、API、DLL等函数库，开发了基于单文档界面(SDI)的木工加工中心数控系统的控制软件，研究了各个功能模块，详细设计了CNC代码的编辑与编译模块。采用一次编译整个CNC程序，序列化数据后存入文档的编译方法，操作简单，编译时间短，生产效率高。 以圆眼固定循环和双圆柱凸榫固定循环为例，研究了木工固定循环的处理过程。 运用矢量、复数等数学知识，确定了刀补转接类型的判别条件，完成了刀补建立、刀补进行和刀补撤销的处理。 对时间分割法进行了改进，完成了直线、圆弧、椭圆弧、抛物线和螺旋线的插补。 采用半闭环伺服控制，对系统软、硬件进行了安装与调试。本系统除了主运动控制、辅助运动控制外其余功能均能实现。

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致谢

第一章 绪论

1.1数控技术及其发展概述

1.1.1基本概念

1.1.2数控系统的发展历程

1.2开放式数控系统概述

1.2.1开放式数控系统的特点

1.2.2开放式数控系统的结构

1.2.3开放式数控系统的操作系统

1.2.4开放式数控系统的发展状况

1.3开放式数控系统应用于木工加工中心

1.3.1木制品数控加工特点

1.3.2国内外研究概况

1.4本课题研究意义和内容

1.4.1本课题研究意义

1.4.2本课题研究内容

第二章 开放式数控木工加工中心数控系统的框架结构

2.1开放式木上加工中心数控系统的硬件框架结构

2.1.1开发式木工加工中心数控系统的硬件结构

2.1.2硬件产品的选用

2.2开放式木工加工中心数控系统的软件框架结构

2.2.1数控系统软件模块划分

2.2.2开放式木工加工中心数控系统的软件结构

2.3本章小节

第三章 开放式数控木工加工中心数控系统的软件设计

3.1数控系统的主界面设计

3.1.1主界面功能

3.1.2图形显示区设计

3.1.3程序显示区设计

3.1.4状态显示区设计

3.2 CNC代码编辑与编译模块设计

3.2.1 CNC代码的组成

3.2.2 CNC代码编辑器的设计

3.2.3 CNC代码编译模块的设计

3.3加工模块设计

3.3.1加工模块数据入口的设计

3.3.2加工模块中的界面控制设计

3.3.3加工实现

3.4手动调整模块设计

3.5参数设置模块设计

3.6图形仿真模块设计

3.6.1轴测图设计计算

3.6.2动态显示刀具轨迹前的准备

3.6.3动态显示刀具轨迹

3.7本章小节

第四章 木制品加工固定循环设计

4.1圆眼固定循环

4.2双圆柱凸榫固定循环

4.3固定循环加上实例验证

4.4本章小节

第五章 刀具半径补偿处理

5.1连接形式和转接过渡类型

5.1.1连接形式

5.1.2转接过渡类型的定义

5.1.3转接过渡类型的判别

5.2刀具半径补偿的实现

5.2.1刀补建立

5.2.2刀补进行

5.2.3刀补撤销

5.3本章小节

第六章 木工加工轨迹的插补运算

6.1直线与圆弧的插补运算

6.1.1时间分割法

6.1.2直线插补运算

6.1.2圆弧插补运算

6.2非圆弧曲线的插补运算

6.3非圆弧曲线的插补精度分析

6.4插补程序的实现

6.5本章小节

第七章 数控装置与伺服系统连接调试

7.1伺服控制系统的设计

7.2单轴伺服系统的连接与调试

7.3本章小节

第八章 总结与展望

8.1总结

8.2展望

参考文献