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加工中心是对所有加载了换刀装置的数控机床的统称。与普通数控机床相比,加工中心除了能够完成削、铣、钻、攻丝等基本工艺外,还能实现自动换刀,功能齐全,效率很高。但加工中心通常体积很大,大多只为大型机械加工企业所用,为了使加工中心能够有更大的受众群体,本课题从软件硬件两方面着手设计小型化的加工中心控制系统。本文首先介绍了国内外数控技术的研究现状和发展趋势,对小型加工中心的用户市场需求和技术需求进行了分析,然后通过对比研究市场已有的控制方案,结合用户需求和当前技术条件提出了一种新的小型加工中心控制系统设计方案:工控PC机通过控制系统软件LinuxCNC+多轴运动控制卡的方式控制机床运动。LinuxCNC基于Linux平台设计,是一款功能十分强大的控制系统软件。Linux CNC是个模块化软件,主要由控制模块和管理模块两部分构成。控制模块主要负责对用户输入的加工程序进行相关运动学处理,包括加工代码解析、插补运算、刀具补偿等,该模块由任务调度控制器、运动控制器和I/O控制器三个子模块组成,课题从功能和源码结构上对这三个子模块的工作机制进行了研究,并通过修改源码实现了新的功能设计。管理模块由配置文件和图形用户界面组成,负责接收用户的指令并将指令传递给控制模块,同时将机床反馈的故障报错和状态信息提交给用户处理。课题针对具体硬件进行了配置文件的设置,并在充分了解用户需求后设计了更人性化的操作界面。控制系统硬件电路设计时,课题首先在对比了几种LinuxCNC提供的HAL层驱动模块功能后,选择了PCI总线驱动Hostmot2和串行接口驱动mb2hal为硬件接口驱动,然后设计了多轴运动控制卡,最后通过配置系统文件完成软件对机床进给轴和主轴的控制。最后,课题介绍了测试平台的搭建,并在对系统软硬件各部分性能进行测试后,进行控制系统的整体功能验证,验证结果表明设计的小型加工中心实际加工能力达到要求,并且有良好的实际加工效果。