CNC精雕机的开放式系统设计


用的主要发展方向,它数控系统智能化、柔性化与集成化技术发展目标。随着计算机技术水平不断发展进步, 开放数控系统设计与应用实现了巨大进步,在设计应用中基本体现了强大的模块化、移植性、扩展性、网络化、互换性以及互动操作性特点,有效区别于传统数控系统,体现了较为强大的技术优势,提高了精雕机工作效率。
1  数控精雕机开放式数控系统的总体设计方案
目前,数控精雕机所采用的一般为三轴雕刻机,该雕刻机中采用三菱交流伺服驱动器驱动,配合半闭环位置控制模式,加工精度可达到 0.001mm,进给速度范围达到0.15 ~ 3.6m/min,主轴部分则采用 VFD-M 变频器实施驱动转换范围有级变速,有级变速速度为 10000 ~ 24000r/min。接下来,本文将给出具体的系统设计模型方案。
1.1    开放式数控系统模型方案设计思路
基于“PC+ 通用接口卡”的基本结构特征,建立模块化、分层化的开放式数控系统结构,基于典型的“PC+ 运动控制器”开放式结构进行功能模块建设,并在模型方案设计中展示 4 个层次,分别为应用软件层、系统软件层、硬件驱动层和机械执行层,每个层次都分别承担不同的功能。
1.2    开放式数控系统设计分析
应用软件层与 PC 操作系统、API 函数以及数控软件相互关联,共同形成整个数控系统的核心。而应用软件层自身包含了多个应用程序组件对象,这些组件对象中包含了专家系统、通用 CAD/CAM 系统、STEP-NC 数据接口以及MIS 系统等。在设计应用软件层过程中,需要将它与系统软件相互连接,并划分出两种连接模式,首先是网络连接模式;其次是本地其他应用程序信息交换模式,如图 1 所示。
结合图 1 模型展开分析,对其中模型层次化内容与开放式设计思想进行分析,明确体系结构中包含的开放体系结构 CNC 系统,展示它的操作性、可移植性、互换性与扩展性特征。以互操作性特性为例,它主要通过各种功能组件所提供的标准通信接口实现功能应用。而在可移植性操作模块设计方面则调用了板卡 API 函数实现对通用 API 函数库的有效开发,提高其扩展性与模块化软件数据接口数据接收能力。针对应用软件层设计,是为了实现系统后续扩展内容有效融入,保证机械执行系统固有功能稳定发挥,且所有的机械设备及软件驱动系统不单独设计,主要通过软件应用层来实现多功能优化操作。
2    数控精雕机开放式数控系统的功能应用实现
数控精雕机开放式数控系统功能应用实现包含多个方面,如对数据接口模块、操作界面模块、仿真模块以及加工控制模块功能实现,本文以仿真模块功能实现展开分析。在数控精雕机开放式数控系统设计中,基于数控技术
仿真模块功能实现决定了整个设备生产质量与生产效率。数控加工仿真模块主要围绕计算机图形学知识内容与相关数控加工知识展开设计,对真实加工过程的基本形象、直观内容进行模拟;在模拟过程中,充分利用仿真技术,对真实加工过程中的形象进行直观模拟。同时,利用仿真模块技术对真实预测的实际加工内容进行实时仿真与非实时仿真,实现对加工轨迹的几何轨迹有效仿真。另外,物理仿真主要结合加工模型参数的运动学及动力学内容展开。
在实际加工过程中,利用数控机床刀具,围绕任何一个方向进行加工,以脉冲当量 0.001 为单位,保证仿真模块
中的插补算法与 1 个像素点能够合理代替实际加工中所存在的脉冲当量,这种做法具有极高可行性。在系统中,采用 PC+ 通用接口卡模式构建纯粹的软件数控系统,整个插补运算过程全部由软件实现;根据上述分析,可在数控仿真模块插补算法中实现实际插补加工,体现仿真模块在整个数控精雕机开放式数控系统中的核心技术价值。另外,在插补前,结合加工模型数据,合理利用 MFC 所提供的直线、圆弧函数,绘制加工对象轨迹,然后进一步实施插补运算;通过插补曲线拟合模型,实现系统功能操作。
3    结语
以CNC精雕机为基本对象,可设计建立一套循环开放式的数控系统。本文对其改造方案进行了详细设计,并确定了系统研究中的总体设计方案、模型构建与功能模块应用实现;在充分阐释其核心技术精髓的同时,真正体现了其系统设计功能优越性与丰富性,为行业技术应用与生产发挥更大技术效能。

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