开放式三轴微铣削机床数控系统的研究与开发

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微细铣削加工技术以其相对较佳的经济性、能够加工多种材料及其三维复杂形状等综合优势而受到国内外学术界和工业界的格外重视,而具有良好运动特性的微细铣削数控机床则是实现这一先进切削加工技术的基础装备。同时,随着计算机技术和微电子技术的发展,当前基于PC机的新一代开放式数控系统已经成为计算机数控(CNC)技术发展的一个重要方向。为此,本文在国家自然科学基金(50775114)和江苏省自然科学基金(BK2007198)的资助下,以微铣削机床的运动控制为研究对象,研究并开发了基于PC平台的微细铣削机床开放式数控系统。主要研究工作包括:(1)针对微细铣削加工,构建了一台微细铣削数控机床并完成了机床硬件的连接和调试工作。该机床龙门结构,XY轴采用直线电机直接驱动,Z轴采用伺服电机加滚珠丝杠的方式进行驱动,具有三轴联动功能。(2)在分析了开放式数控系统体系结构的基础上,提出了一套基于PC的微细铣床运动控制方案,运用DMC1842运动控制卡作为下位机完成实时伺服控制任务,PC机作为上位机完成加工过程中的非实时任务,从而实现了微铣削机床的准确控制。(3)基于运动控制器的指令系统,选用LabWindows/CVI软件作为系统软件开发平台开发了面向微细铣削加工的软件系统,主要包括通信模块、手轮驱动模块、NC程序处理模块、插补程序模块、实时显示模块、刀轨仿真模块、超程控制和限位检查模块等。(4)通过测试系统软件模块以及微铣削加工试验,验证了该开放式数控系统软件和硬件具有良好的整体性能,完全达到了预期的开发要求。
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