基于运动控制卡的多轴机床控制系统

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1、第44卷增刊2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．44No．SApr．2012基于运动控制卡的多轴机床控制系统涂芬芬1张霖1张志英2赵义顺2(1．南京航空航天大学机电学院，南京，210016；2．南京数控机床有限公司技术研发部，南京，211100)摘要：以自行研制的多轴数控机床为实验平台，开发了基S-PC机和运动控制卡的主一从式控制系统。系统开发过程中，引进有限状态机模型构建数拉软件系统，采用面向对象的设计手法实现各个模块，在VisualC++平台上完成控制系统设计。最后以简便

2、的人机交互界面形式提供用户操作。关键词：运动控制卡；有限状态机；面向对象；敷控系统中图分类号：THl22；THl61文献标识码：A文章编号：1005-2615(2012)S—0146-05ControlSystemofMulti—AxesMachineToolsBasedonMotionControllerCardTuFenfenl，ZhangLinl，ZhangZhiyin92，ZhaoYishun2(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，N

3、anjing，210016，China；2．TechnologyResearchandDevelopmentDepartment，NanjingNCMachineToolCo．Ltd．，Nanjing，211100，China)Abstract：Takingthemulti—axesnumericalcontrol(NC)machinetoolastheexperimentalplatform，thedevelopmentOfNCsystembasedonPCandmotioncontrollercardisproposed．Inthesystem，thefinitestatemac

4、hineisusedasthemathematicalmodelandtheobject—orientedmethodisusedtomodel．ThesoftpartofthesystemusesVisualC++．Finally，thesystemispresentedbytheman-machineinter—facetousers．Keywords：motioncontrollercard；finitestatemachine；object—oriented；numericalcontr01system在民用和国防领域，人们对于微小零件的加工需求不断增加，对于微小零件的设计和

5、加工方法的研究也不断深入。在口腔修复领域，修复体(义齿)的制造就是一个较复杂的三维零件的设计与加工过程。在国内，在医疗数字化方面，对于简单的加工机床的设计与制造仍然处于初期发展状态，大多数的加工设备仍然是进口的。本文以自行研制的小型磨、铣削机床为研究对象。在较简单的开环控制系统下，完成复杂小型零件加工的控制任务。控制系统采用了基于工控机及运动控制卡的上下位机的控制模式口]，使系统具有良好的开放性、实用性和可扩充性并且满足一定的加工精度要求。本文借助Windows环境，采用面向对象的软件开发技术，层次化构建控制系统各个功能模块，并开发人机交互界面，便于非专业人员操作D]。与专用的数控机

6、床相比，本文系统具有更强的柔性与适应性，可以满足更多场合的需要。1加工系统的整体结构加工系统是一个6轴4自由度小型磨、铣削机床，整体造型的特点是采用了双主轴水平进给卧式磨铣削结构，其实物如图1所示。其传动模块包含基金项目：国家科技支撑计划(2009BAI一81802)资助项目；江苏省科技攻关计划(BE2005014)资助项目；2011年高档数控机床与基础制造装备科技计划(2010ZX04001—071)资助项目。收稿日期：2011—10-10；修订日期：2011-12-06通讯作者：张霖．男，副教授，E-mail：zhanglin05@nuaa．edu．cn。增刊涂芬芬，等：基于运动

7、控制卡的多轴机床控制系统147工件的X，y，z，，z：轴的直线运动和工件A轴的旋转运动以及实现自动换刀功能的R轴的直线运动；而其主轴模块具有双主轴特点，能够同时对工件的双面进行非对称加工，大大提高了零件的加工效率，节约了时间。控制模块是以工控机作为上位机，运动控制卡作为下位机，两者联合控制，实现实时控制和开放式控制。执行机构选用了步进电机，其控制简单，无累积误差。此外，还包含冷却系统、正压密封系统、变压装置等辅助模块。图1机床实物图系统的总体控制流程是通过