五轴数控系统电路设计
基于MACH3的教学型五轴联动数控铣床的电气控制系统设计
基于MACH3的教学型五轴联动数控铣床的电气控制系统设计曹川川;郭鹏远;杨大奎【摘要】为降低中小型企业和学校五轴数控机床的成本,促进五轴数控技术应用人才的培养,设计了一台基于UG的教学五轴联动数控铣床.电气控制系统采用MACH3运动控制卡为核心,进给系统采用步进电机、主轴系统采用变频器,基于电气参数对系统电路进行设计.系统调试包括对系统软件、变频器的调试和软件界面开发、编写程序试运行等.【期刊名称】《农机使用与维修》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】4页(P1-3,10)【关键词】MACH3;教学;五轴;铣床【作者】曹川川;郭鹏远;杨大奎【作者单位】重庆文理学院,重庆402160;重庆文理学院,重庆402160;重庆城市职业学院,重庆402160【正文语种】中文【中图分类】TP-3190 引言图1 教学型五轴联动数控铣床实物图及接线图图2 控制系统硬件结构图3 MACH3控制器实物图为降低中小企业和学校五轴数控机床的成本，推动五轴数控技术应用型人才的培养，开发了一种教学五轴联动数控铣床[1]，实物如图1所示。
采用MACH3运动控制卡+平板电脑为控制主体，模块化搭建双回转台五轴联动数控铣床的硬件结构。
通过我们的努力，将大型五轴联动数控铣床微型化后搬进实验室或车间，让更多学员更好地掌握五轴联动数控铣床的加工原理与机床结构，方便于教员教学和科研。
1 电气系统设计五轴联动数控铣床控制原理为用USB将PC与MACH3连接起来，实现PC对MACH3的双向通信及控制，MACH3进而控制步进驱动器与主轴变频器，X、Y、Z、A和C五个运动轴的运动由步进驱动器来控制[2]，从而实现了工件五个方位的运动，通过主轴变频器控制主轴的起转停及转速由此实现主轴运动控制。
控制系统硬件结构示意图如图2所示。
1.1 MACH3运动控制卡MACH3由美国公司制造，性能强大，是目前市面上雕刻机、微型多轴机床的主要控制卡。
小型5轴联动数控铣床设计设计-答辩PPT
七 小型ห้องสมุดไป่ตู้轴联动数控铣床位置 检测装置
计算机数控系统的位置控制是将插补 计算的理论位置与实际反馈位置相比较， 用其差值去控制进给电机。而实际反馈 位置的采集，则是有一些位置检测装置 来完成的
谢谢！
1.1伺服进给系统组成
1.2伺服进给系统的基本要求 （1）精度要求 （2）响应速度 （3）调速范围 （4）低速、大转矩
2 步进电机
步进电机的原理都是通过被励磁的定子电 磁力吸引转子偏转输出转矩，因此，它的 理论依据就是电磁作用原理。 步进电机的旋转方向和转速由定子绕组 的脉冲电流决定，即由指令脉冲决定，指 令脉冲数就是电机的转动参数，即角位移 的大小。指令脉冲频率决定它的旋转速度。 只要改变指令脉冲频率，就可以使步进电 机的旋转速度在很宽范围内调节，改变绕 组的通电顺序，可以改变它的转向。
六 小型5轴联动数控铣床的辅助装置
1 冷却装置 冷却系统按照其作用主要分为机床的冷 却和切削时对刀具和工件的冷却两部分。 2 润滑系统 (1) 润滑的作用 ①减小摩擦 ②减小磨损 ③降低温度 ④防止锈蚀 ⑤形成密封
(2) 润滑系统的类型和应用 数控铣床的润滑按照其工作方法一般 分为分散润滑和集中润滑两种。 3 数控铣床排屑装置 平板链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置
本 科 毕 业 设 计 题目：五轴联动数控 铣床的设计
学 院： 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：
摘
1 2 3 4 5 6 7
要
小型5轴联动数控铣床设计概论 小型5轴联动数控铣床总体方案设计 小型5轴联动数控铣床主传动系统设计 小型5轴联动数控铣床进给传动系统设计 小型5轴联动数控铣床的伺服进给系统 小型5轴联动数控铣床的辅助装置 小型5轴联动数控铣床位置检测装置
五轴工业机器人控制系统设计
五轴工业机器人整体结构设计摘要五轴工业机器人是一种工业上的关节机器人，其广泛应用于世界的工业自动化领域，在世界上，我国的五轴工业机器人技术相比于国外发达国家无论是从时间还是技术方面都比较落后，并且很多零部件以及芯片都离不开外货进口。
五轴工业机器人控制系统是五轴工业机器人智能化和人工化的核心系统之一，因此控制系统的功能强度，性能的好坏直接影响着五轴工业机器的整体控制性能以及工作状态。
本文将对五轴工业机器人的控制系统进行硬件系统的设计、软件的选择以及程序的编写，并对它运动轨迹进行规划，对伺服控制系统的电机进行选择、对运作位置进行设计。
关键词：五轴工业机器人；软硬件控制；电机的选择；控制系统设计Design of five-axis Industrial Robot Control SystemAbstractFive-axis industrial robot is an industrial joint robot widely.It is used in the world's industrial automation field. Compared with developed countries, Chinese five-axis industrial robot technology is relatively backward in terms of time and technology, and many parts and chips cannot be separated from foreign imports. Five-axis industrial robot control system is one of the intelligent and artificial core systems of five-axis industrial robot. The function of the control system,whose strength and performance is good or bad directly affect the overall control performance of five-axis industrial robot and the stability of the working state.This design will carry out hardware system design, software selection and program preparation for the control system of the five-axis industrial robot, and planing it’s motion trajectory, selectting the motor of the servo control system, and designing the operation position.Key words:Five-axis industrial robot，hardware and software controlling，Motor selection，control system designing.目录1 前言 (1)1.1本设计的目的、内容及意义 (1)1.2本设计在国内外的发展概况 (3)1.2.1国外研究现状 (3)1.2.2国内研究现状 (3)1.3本设计应解决的主要问题 (4)1.4 研究的基本思路和方法 (4)2对于五轴工业机器人工作的原理分析 (5)2.1五轴工业机器人运作原理 (6)2.2五轴工业机器人控制系统的综合评述 (6)2.2.1五轴工业机器人控制系统的特点 (6)2.2.2五轴工业机器人的贴标工艺 (6)3五轴工业机器人硬件控制系统的设计 (7)3.1控制原理的分析 (7)3.2硬件控制系统组成与内部选择 (7)3.2.1硬件控制系统的组成部分 (7)3.2.2硬件控制系统的内部选择 (8)3.3CPU硬件控制系统的设计 (9)3.3.1CPU硬件控制系统构架设计 (9)3.3.2CPU的控制器的外部电路的设计 (10)3.3.3 JTAG接口线路的设计 (12)3.3.4总控制芯片最小系统设计 (13)3.3.5 FPGA逻辑处理单元设计 (15)3.4伺服电机及伺服驱动器的选择 (17)3.5控制柜的设计 (19)3.5.1控制柜内部电源设计 (19)3.5.2变压器的设计 (21)3.5.3中间继电器的选择 (21)3.5.4急停按钮与指示灯的选择 (22)3.5.5 PLC的选择 (24)3.5.6 I/O板的设计 (26)3.5.7 工控机的选择 (27)3.5.7 导线的选择 (28)3.5.8 控制柜的设计 (29)4.五轴工业机器人的轨迹规划 (30)4.1轨迹规划应考虑的问题 (30)4.2五轴工业机器人的轨迹规划 (31)4.2.2圆弧轨迹规划 (32)5软件的选择与电机的仿真 (33)5.1软件的选择 (33)5.1.1 DEV C++软件界面的介绍 (33)致谢 ...................................................................................................................错误!未定义书签。
五轴数控铣削机床的运动控制系统设计与优化
五轴数控铣削机床的运动控制系统设计与优化五轴数控铣削机床是当前机械制造行业中应用较为广泛的一种高精度加工设备，具有高效、高精度、高自动化程度等优点，能够满足许多复杂产品的加工需求。
其核心的运动控制系统决定了其加工质量和精度，因此，对于五轴数控铣削机床的运动控制系统设计与优化显得尤为重要。
一、数控铣削机床的运动控制系统数控铣削机床的运动控制系统进化至今已经有数十年的历史，经历了从伺服控制系统向数字化控制系统的演变。
运动控制系统主要由数控装置、运动控制装置、交流伺服电机及其驱动器、机床位置检测器等部分组成。
运动控制系统的任何一个环节的失误都可能导致机床的加工精度下降，因此在设计运动控制系统时需要注重细节，特别是对比较复杂的多轴控制系统，更需要进行系统化规划和集成。
二、五轴数控铣削机床的优化设计2.1 控制系统的平台设计数控铣削机床的控制系统是基于现代计算机技术和数码信号处理技术的，除了需要满足加工技术要求，还需要具备操作稳定、图形显示清晰、数据处理速度快等特点。
现代控制系统多采用集成处理器为核心，外加一些控制芯片组成，使得控制系统能够同时执行多种运动命令。
在五轴数控铣削机床中，控制系统的硬件和软件的设计都要与加工对象的特性相适应，对于不同的加工要求，需要设计不同的加工程序，以实现更加精准的加工。
2.2 型号识别及误差补偿在五轴数控铣削机床的加工过程中，由于机床误差、刀具误差和工件误差等因素的影响，会导致加工的产品存在一定的误差。
为避免这些误差，需要对型号进行识别，并对其误差进行补偿。
首先，需要在加工之前对工件进行扫描，获取其三维形状和位置信息。
然后，运用支持向量机(SVM)等算法识别工件型号，进而进行误差补偿，使得加工零件能够保证高精度要求。
2.3 控制系统的动态响应优化动态响应指机床的加工效率和加工精度，提高动态响应意味着加工零件拥有更高的精度和更快的加工速度。
为优化控制系统的动态响应，需要进行系统建模，并通过动态调整控制参数的方式，实现加工效率和加工精度的平衡。
五轴联动数控机床的设计与研究
五轴联动数控机床的设计与研究随着机械制造业的发展，五轴联动数控机床已经成为了工业制造中不可或缺的一部分。
这种机床具有越来越广泛的应用前景，可以满足复杂薄壁零件的加工需求。
本文将从设计和研究两个方面介绍五轴联动数控机床的相关内容。
一、五轴联动数控机床的设计五轴联动数控机床是一种能够及时调整工作坐标系的机器，其中螺旋插补系统控制器的主轴是一种独特的五轴联动系统。
设计一个五轴联动数控机床需要考虑以下主要因素：1、传动系统传动系统是机床中一项非常重要的部分，直接影响到机床的性能。
在五轴机床中，采用齿轮传动和链传动的方法。
齿轮传动比链传动更加稳定、准确、耐用，一些精密机床也会使用直接驱动技术。
2、处理器和控制器五轴数控机床的处理器系统需要能够准确执行各种计算和运算任务，以便实现高度的控制精度和精准度。
同时，相关的控制器也需要能够实现高速的数据传输、控制和确保稳定性。
3、机械结构机械结构是机床中另一个非常重要的部分，通常采用刚性框架、机械手臂和伺服电机来实现五轴联动机床的稳定结构。
刚性框架具有高度的刚度和精度，可以保证零件的加工质量。
机械手臂则可以支持刀具运动，伺服电机则可以对刀具进行实时控制。
4、人机交互界面五轴联动数控机床需要有直观、易于操作的人机交互界面。
机床操作人员可以通过交互界面轻松调整五轴联动系数和各个轴的参数。
二、五轴联动数控机床的研究五轴联动数控机床的研究领域非常广泛，主要涉及以下方面：1、模型构建实现五轴联动的机床模型需要建立一个全球统一的数学模型，考虑到机床结构、动力和切削力等系数。
在五轴联动加工过程中，所有的轴向变量的运动都是依靠模型来进行研究和实践的。
2、刀路规划刀路规划在机床加工中是一个非常重要的环节，它直接影响到零件加工的质量。
在五轴联动中，刀路规划必须考虑到机床的轴向变量以及工件的加工要求。
为了提高零件的加工质量和加工效率，研究人员需要探索出一种先进的刀路规划算法。
3、控制技术五轴联动数控机床控制技术是这个领域的重点研究，它主要涉及到如何实现高精度控制和高速运动。
基于MACH3的五轴数控机床设计
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｍａｏｍｉｎｇ ５２５０００ꎬ Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｆｉｖｅ－ａｘｉｓ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅ￣
PC
P10- P11- P12-X P13-Y P15-Z
GND
MACH3
M
-12-24V +12-24V 0-10V GND
x
y
CLK+CLK-CW+ CW- EN+ EN-
Ｄｅｓｉｇｎபைடு நூலகம்ｏｆ Ｆｉｖｅ－ａｘｉｓ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ－ｔｏｏｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＡＣＨ３
ＨＵＡＮＧ Ｚｉｌｉａｎｇꎬ ＺＨＡＯ Ｋｅ ( Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
１.１ 机床的总体设计方案
考虑到实际使用要求ꎬ机床采用开放式硬件结构ꎬ即 机床整体机械结构和电路连接全部可见ꎬ外加可拆卸防尘 罩ꎬ便于在培训等场合中直接观察控制系统对各轴的控制 关系ꎬ分析电信号的输入输出等ꎮ 各电机考虑性价比ꎬ选 择步 进 电 机ꎬ 控 制 系 统 采 用 开 放 式 ＣＮＣ 控 制 软 件 ＭＡＣＨ３ꎬ在计算机操作平台上运行ꎬ通 过 电 机 驱 动 器 将 ＭＡＣＨ３ 的控制信号发送给各电机ꎮ 采用 ＭＡＣＨ３ 软件ꎬ 最多可以控制 ６ 个轴ꎬ也可以控制四轴和三轴机床ꎬ在使 用中可以调整设置ꎮ
基于MACH3的五轴数控机床设计
基于MACH3的五轴数控机床设计黄子良;赵轲【摘要】设计了一款经济型五轴数控机床,进行了五轴数控机床的结构与电路硬件系统设计,以计算机操作系统为平台,应用开放式CNC软件MACH3进行控制,降低了机床的成本.经实际加工使用证明,该机床经济实用,可以满足培训和一般精度加工使用要求.%The economical five-axis NC machine tool is designed, including the mechanical design structure and the hardware de-sign of its electric circuit. CNC software MACH3 is used in this control system to control the machine, thus reducing its cost. It is proved in the practice that the economical NC machine tool can satisfy the requirement of the machining accuracy.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】4页(P11-14)【关键词】五轴;数控机床;设计;MACH3【作者】黄子良;赵轲【作者单位】广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TG6590 引言国内加工企业在追求高精度、高效率时，大多采用的是进口的五轴数控机床，昂贵的价格限制了许多中小企业的发展，很多高校也无法装备足够的台套数来供学生进行学习，故提出一款经济型五轴数控机床方案来满足实际需要。
进行了机床的机械结构设计和三维建模，阐述其控制系统原理和重要参数设置。
该机床控制系统基于计算机操作系统平台，通过开放式CNC控制软件MACH3控制，具有成本低，占地小，精度中等，控制方便等优点。
《五轴数控系统轨迹平滑处理技术的研究与实现》
《五轴数控系统轨迹平滑处理技术的研究与实现》一、引言随着制造业的快速发展，五轴数控系统因其高精度、高效率的加工能力在各种复杂零部件的加工中发挥着越来越重要的作用。
然而，五轴数控系统在轨迹控制中常遇到轨迹不平滑、抖动等问题，这不仅影响了加工效率，还可能对加工精度造成影响。
因此，五轴数控系统轨迹平滑处理技术的研究与实现，成为提升数控系统性能的关键。
二、五轴数控系统概述五轴数控系统是指具有五个坐标轴的数控机床控制系统，包括X、Y、Z三个直线轴和两个旋转轴。
五轴数控系统通过高精度的运动控制，实现对复杂零部件的高效、高精度加工。
然而，由于各种因素的影响，如机床的机械性能、控制算法的精度等，五轴数控系统在轨迹控制中常出现不平滑的现象。
三、轨迹平滑处理技术研究为了解决五轴数控系统轨迹不平滑的问题，本文对轨迹平滑处理技术进行了深入研究。
主要的研究内容包括：1. 算法研究：针对五轴数控系统的特点，研究并优化了基于时间序列分析的轨迹平滑算法。
该算法能够根据机床的运动状态，实时调整轨迹的平滑度，有效减少轨迹抖动。
2. 参数优化：通过对控制系统参数的优化，如加速度、速度等，使机床在运动过程中更加平稳，从而减少轨迹的不平滑现象。
3. 插补算法研究：针对五轴数控系统的插补算法进行研究，通过优化插补算法，提高轨迹的平滑度和精度。
四、实现方法基于上述研究，本文提出了一种五轴数控系统轨迹平滑处理技术的实现方法。
主要包括以下步骤：1. 数据采集：通过传感器实时采集机床的运动数据，包括位置、速度、加速度等。
2. 算法处理：将采集的数据输入到优化后的轨迹平滑算法中，实时调整轨迹的平滑度。
3. 参数调整：根据实际加工需求，调整控制系统的参数，如加速度、速度等，使机床在运动过程中更加平稳。
4. 插补处理：将优化后的插补算法应用于五轴数控系统中，提高轨迹的平滑度和精度。
五、实验与分析为了验证本文提出的五轴数控系统轨迹平滑处理技术的有效性，进行了大量的实验。
五轴数控机床控制系统设计
五轴数控机床控制系统设计摘要：机械设计、电气设计贯穿数控旋转5轴机床的设计制造的全部过程。
数控旋转5轴机床集成结构设计、材料加工、电气控制、计算机算法等多学科尖端技术。
故此，数控机床的设计是可以作为一个国家的工业化水平评判的标准。
本文对旋转5轴数控机床进行概述，同时介绍轴联动数控机床是加工复杂曲面、平滑曲面、连续曲面唯一的设备。
接着对数控机床进行结构化的设计，在方案上进行概述，并且对X轴与Y轴的传动机构进行设计和介绍对点击和横梁都作了相对应的介绍，最后对电路硬件进行了简要的设计，完成了5轴数控机床控制系统的硬件和软件设计，本设计采用5轴联动控制器作为数据处理核心，具有很高的实时运算能力，通过伺服驱动反馈系统组成闭环控制，既保证了测量的实时性又提高准确度。
在此基础上，提出设计高端数控机床的一些思路和方法。
关键词：5轴数控机床；机床集群；数控；硬件旋转5轴联动加工中心本着高效率高回报，精度要求必须符合要求并精益求精的原则，在五面体工件的加工上起着尤为重要的作用，使得工件的生产效率得到了大大的提升，并且保证了工件的精度和质量。
如果机械厂都配备旋转5轴数控机床并且带有性能较高的数控系统那么对复杂的曲面可以得到更优质的加工，出来的产品质量也会高于普通机床产出的产品精度及质量。
1五轴数控机床方案概述5轴数控机床是指一台机床上有三个直线坐标轴和两个旋转坐标轴。
这五个伺服轴在专用计算机数控系统控制下协调运动加工零件。
直线坐标方向：X轴、Y 轴、Z轴旋转坐标方向：A轴、B轴、C轴A轴以X轴为轴心旋转，B轴以Y轴为轴心旋转,C轴以Z轴为轴心旋转。
图1A轴、C轴控制刀具进行双摆头运动五轴数控机床运动控制复杂，所以要达到复杂的控制要求就要设计轴数控机床的结构满足运动控制要求。
2X轴与Z轴、横梁结构设计因产品直径最大达到了φ200，有一定的重量，所以采用了伺服电机带动齿轮，通过齿轮与齿条的啮合并传动，实现直线方向的运动，从而设计了X轴和Z 轴两个动力轴。
在FANUC 0i上实现五轴控制
[转帖]在FANUC 0i上实现五轴控制在FANUC 0i上实现五轴控制(大连机床集团有限责任公司黄贤鸿)广东某合资企业需要一种能在圆锥面上加工凸轮运动曲线槽的立式加工中心，用户拿着该零件的图纸，与众多机床厂进行了研讨，大家几乎一致认为必须用五轴联动的加工中心才能实现。
为此，还与德国某公司联系定购相应规格的机床，但是300多万元人民币的高价使用户不得不望洋兴叹。
大连机床集团根据用户的要求，在本集团生产的VD63系列立式加工中心(FANUC 0 i系统)上增加第4和第5轴，就能实现用户的要求。
总价仅为90余万元人民币，是国外机床价格的1/3。
1 加工零件的分析被加工零件为锥状碗形铸铁件(图1)。
圆锥夹角为60°，锥口直径650 mm，在圆锥内表面上有一条深12 mm、宽12 mm的凸轮运动曲线，首尾相接。
其展开平面为一扇形。
为了加工该零件，在立式加工中心的工作台上安装了一个旋转C轴和翻转A轴的复合转台(图1b)。
为了编程方便，把这个圆锥内表面近似看成圆柱表面。
把这个展开的圆柱面看成一个横向为 “X”轴，纵向为Y轴的平面，那么这条凸轮运动曲线就可以用直线、圆弧插补来实现了。
由于圆柱面是旋转面，因此这个“X”轴应该是圆柱的旋转C轴，也就是由旋转C轴与直线Y轴组成的圆柱面坐标，用角度与直线进行插补就可完成凸轮曲线的加工(图2)。
为了保证圆锥体内表面展开后与立式加工中心的X_Y平面平行，圆锥体在旋转台上装夹好后需要再翻转60°(图1c)。
因此需要设计一个有旋转360°的数控轴(C)和使C轴翻转120°(A)轴的复合转台。
(使C轴翻转-60度（A）轴的复合转台)2 对立式加工中心机床的改造为满足该零件的加工，我集团将VD63立式加工中心的X轴行程从1200mm扩展到1400 mm，Z轴由750mm 增至1 000 mm，Y轴由650mm改造成700 mm。
对于增加的A、C两轴均使用了22N·m交流伺服电动机，位置编码器全部采用绝对式。
五轴数控卷簧机控制系统设计与实现
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维普资讯
丁 士 德 ： 轴敷 撞 卷 簧 机 控 制 系 统 设 计 与 实 现 五
弹 簧剪切 。
送线 和切 断位置 检测 板 的主要作 用是 测 量各 自
操 作 者 需 要 加 工 不 同 品 种 的 弹 簧 时 ． 数 控 卷 对
杆 的 限 位 及 导 向作 用 使 钢 槽 中移 动 ， 过控 制 上 、 圈径 杆 的位 置 ， 通 下 就 可 控 制 弹 簧 圈 径 的 大 小 。 节 距 杆 为 垂 直 纸 面 的 运
设 备 提 出 了 更 高 的要 求 以往 的 加 工 设 备 多 为 纯 机
的一个 支 承。 通 过 送 线 滚 轮 ， 、 圈 径 杆 ． 距 杆 及 切 刀 的 上 下 节
加 工精度 又难 以提 高 。因此 ， 发新 的卷 簧机产 品 、 开
刻不容缓 。
计 算 机 技 术 的 发 展 为 改 造 传 统 产 业 提 供 了有 敬 手 段 、 们 与 某 弹 簧 公 司 合 作 开 发 的 ８ｒｒ 我 ｉｉ 轴 数 ｌｌ五
ｆ ｒ ５ Ａｘ ｅ Ｎ ｕ ｅ ｉ ｎｔ ｏ ｐｒ ｎｇ Ｍ ａ ｈｉ ｏ － ｌ ｍ ｒ ｃ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｉ ｃ ｎｅ 东 南 大 学计 算 机 系 （ 南京 ２ ０ ９ ） ｌ ０ ６ 丁 士德
【 摘
绍
要 】 研 制 出 ８毫 米 数 控 卷 簧 机 ， 其 五 轴 数 控 系统 的 功 能 和 软 硬 件 结 构 作 了介 对
械式 卷簧 机 ， 造复 杂 ． 功 能却较单 一 ． 试繁琐 、 构 而 调
动 ， 作 用 是 使 卷 绕 的 钢 丝 形 成 螺 纹 升 角 。 过 控 制 其 通 节 距 杆 的位 置 ， 可 控 制 弹 簧 节 距 的 大 小 。 卷 绕 完 就 当 毕 时 ， 切 刀 将 钢 丝 切 断 。 轴 则 作 为 切 刀 切 钢 丝 时 用 芯
经济型五轴数控加工硬件系统的设计与应用
Ｔｈ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ｌｒｓ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｉ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｈｓ ＣＮ Ｃ ｙｓ ｅ ｃ ｎ ｒ ａｉ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ＣＮ Ｃ ａ ｈ ｎ Ｓｌ ｋ ｇ ｏ ｔｏ ． ｓ ｓ ｔｍ ａ ｅ ｌ ｖ － ｘ ｚ ｉ ｉ ｍ ｃ ｉ ｅ’ ｉ ａ ｅｃ ｎ ｒ １ ｎ
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五轴联动的数控系统设计方法
五轴联动的数控系统设计方法1 概述从MIT开发出第一台三轴铣床数控系统到现在的四十多年中，数控系统的设计方法经历了巨大的变化。
特别是近十年来，随着计算机技术的迅猛发展，数控系统从整体结构到详细设计，从软件设计到硬件设计，都与早期的数控系统有了很大不同。
早期的数控系统出于效率的考虑，许多功能采用硬件电路实现，专用性很强，可维护性、可扩展性比较差。
另一方面，通用计算机的运算速度随时间以指数规律不断提高，现在一台微机的运算能力已经达到或超过了早期的小型机，而且，通用型微机应用广泛，有完善和开放的标准，有众多外围硬件设备和丰富的软件资源的支持。
借助微机进行数控系统的开发可以达到事半功倍的效果，因此成为目前数控领域的国际趋势。
五轴联动数控系统联动轴数比较多，同时又涉及到两个回转运动，插补算法复杂，而且其各组成部分，如伺服驱动单元、位置反馈单元、误差补偿、电气控制、机床机械结构等在不同的应用场合有不同的特点，在系统整体设计时对此应有充分的考虑。
目前，多数数控系统不能满足这种多样性的需要，对不同的应用场合，就得选用不同型号的数控系统，这势必增加开发与维护费用。
研究开放式数控系统及其功能部件，就可以根据用户需要，比较容易地对整个数控系统进行重新组合，以提高系统的可移植性、可伸缩性、可维护性和兼容性。
2 数控系统硬件的开放化设计2.1硬件设计的一般原则传统数控系统的硬件设计分为两个流派：采用专用芯片的大板结构与总线式体系结构。
大板结构对用户而言是一个封闭的系统，功能的扩展与系统维护都受到限制。
总线式结构有一定的灵活性，但由于这种总线由生产厂自己确定，缺乏共同的行业标准，不同厂商的产品之间不具备互换性，所以，这种设计方法已不适应现代制造业的需要。
另一方面，随着计算机技术的发展，微机的速度与十几年前相比是天壤之别。
在这种形势下的软硬件设计中，人们关注的重点出现了由效率向互换性、可维护性转移。
受其影响，在数控系统的设计进程中，由大板结构或专用总线向标准总线、可重组的单元模块发展成为国际趋势。
五轴数控卷簧机控制系统
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文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ －８ ５ ２ １ ）６０ ５ － １ ５２ ９ （０ １ ０ －０９０ ０ ４ 中图分类号 ：Ｐ ７ Ｔ ２３
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｆ ｒ５ Ａｘ ｓＮｕ ｒｃ Ｃｏ ｔ ｏ ｌ— ｐ ｉ ｇ Ｍ ａ ｈ ｎ ｓｇ ｆａ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ｏ － ｉ ｍｅ ｉ ｎ ｒ ｌＲｏｌＳ ｒｎ ｃ ｉ ｅ
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五轴 数 控卷 簧机 控制பைடு நூலகம்系统
葛惠 民， 张 耀 ， 文广 ， 黄 程文锋
（ 江机 电职业技 术 学院 电 气电子工 程分 院 ，浙 江 杭 州 ３０ ５ ） 浙 Ｉ １０ ３
摘 要 ： 出了一种 ５轴数控卷簧机控制 系统 的设计方案。以 Ａ ＳＳ Ｒ Ｌ ． 提 Ｃ —Ａ －Ｔ８运动控制器和平板工业计算 机作为整个控
ｄ ｗｎ ｃ ｔ ｒ Ｔ ｅ ｍｏ ｉｎ ｃ ｎｒ ｌ ｒｃ ｍｍｕ ｉ ｔｄ ｗｉ ｈ ａ ｅ ｉ ｕ ｔ ａ ｏ ｐ ｔｒ ｉ ｈ ｈ ｒ ｅ ，ｗ ｔ ｃ ｓｒｏ ｄ ｉｅ ｏ — ｕｔ ． ｈ ｔ ｏ ｔ ｌ ｏ ｅ ｏ ｏｅ ｎｃ ｅ ｔ ｔｅｐ ｎ ｌ ｎ ｓ ｒ ｌｃ ｍ ｕ ｅ ａ ｔｅ Ｅｔ ｅｎ ｔ ｉ ａ ｅｖ ｒ ａ ｈ ｄ ｉ ｖ ｈ ｖ ｖａ ａ ｈ Ｈ Ａ ＮＥＴ ｂ ． Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｓ ｆ ｒ ｅ ｉｎ ｉ ｔｇ ａ ｅ ｈ ｐ ｉ ｇ Ｃ ／ ＡＭ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｐ ｏ ｒ ｍ ， ｉ ｓ ｔｅ ＥＴ ＥＣ Ｔ ｕ ｓ ｈ ｙ ｔｍ ｏ ｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｔ ｅ ｓ ｒｎ ＡＤ Ｃ ｔ ｗｉ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｒ ｇ ａ ｈ ｗ ｉｈ ｍａ ｅ ｔ ａ ｙ ｔ ｓ ．Ｔ ｅ ｐ ａ ｔ ａ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｉｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｅ ｄ ｓ ｎ ｓ ｈ ｍｅ ｇ ｅ ｔ ｉ ｌ ｅ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｈ ｃ ｋ ｓ ｉ ｅ ｓ ｏ ｕ ｅ ｈ ｒ ｃｉ ｌ ｐ ｉ ｔ ｉａｅ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｒ ａｌ ｓｍｐ ｉ ｄ ｔ ｃ ａ ｉ ａ ｃ ａ ｃ ｏ ｎ ｈ ｔ ｈ ｇ ｙ ｉ ｆ ｈ
五轴微型数控铣床结构设计与控制系统研究
五轴微型数控铣床结构设计与控制系统研究摘要:根据高等院校学生实践实验要求，设计了教学型五轴联动微型数控铣床。
该铣床采用摆头转台式机械结构，能够实现三维空间内的移动以及A轴和B轴的转动，实现五轴联动的设计理念。
并在此基础上开发了基于AＲM的五轴联动微型数控铣床的运动控制系统。
该数控系统采用“PC+AＲM单片机”模式设计，上位机利用Delphi编程软件实现NC文档编译、刀具补偿计算及与下位机的通信功能，下位机是以STM32芯片为核心的AＲM单片机构成，主要实现与上位机的通讯、插补计算及对电机的位置控制等功能。
由于该数控系统稳定性高、安全可靠性强及性价比高，因此非常适合高校学生实验。
关键词:五轴联动;嵌入式;数控系统;Delphi编程;AＲM单片机;STM32前言数控机床高速加工的运动控制是提高加工质量和加工效率的重要手段。
在现如今高校的工程实训中心中虽已广泛增加了数控机床的实验教学，但由于所有设备大都是一些成本高的大型机床或加工中心，一般由老师演示操作，学生很难有动手的机会，更无法通过实训来掌握数控技术的原理。
基于此，笔者开发了五轴微型数控铣床结构和控制系统。
该数控铣床是集教学、实验、科研于一体的综合实验项目，内容涵盖数控铣床的结构设计、数控系统硬件的设计、安装和调试，系统软件的开发及机床电器控制等相关内容。
另外，该数控系统操作简单、成本低、应用范围广，不仅给老师授课带来方便，还能让学生更好地培养动手操做能力，在教学领域具有重要意义。
1、五轴微型数控铣床的结构设计五轴联动微型数控铣床结构上由沿X、Y、Z轴的平动和绕X、Y、Z中任何两个轴的转动组成，基本可分为3种形式:双摆头式、双转台式和摆头转台式。
本文作者设计的五轴数控铣床采用摆头转台式结构如图1所示(总体尺寸400mm×300mm×600mm)，即沿X，Y，Z轴的移动、绕着Y轴的摆动(B)及绕着X轴的转动(A)。
新设计的五轴联动微型数控铣床可以实现复杂曲面的加工，能够满足高等院校学生的实验要求。
基于PMAC的五轴数控铣床系统设计
J SHANXI AGRIC UNIV (N atural S cie nce Ed ition )学报(自然科学版)2009,29(6)002585收稿日期:2009 09 21 修回日期:2009 11 19作者简介:王小娟(1971 ),女(汉),山西运城人,讲师,硕士,主要从事机电一体化方面的研究。
基于PM A C 的五轴数控铣床系统设计王小娟,杨玲玲(山西省晋城职业技术学院机械与电子工程系,山西晋城048000)摘 要:为解决自由曲面精加工的难题,通过改进一台普通立铣床构建了五轴数控加工机床,介绍了其机械系统的组成及控制原理,提出了基于IPC+P M A C 的开放式数控系统硬件体系结构,采用V isua l C++6 0开发了机床控制系统的软件平台,实现了部分控制功能。
研究表明,五轴数控加工技术具有广泛的工程应用价值。
关键词:数控铣床;数控系统;硬件设计;软件设计中图分类号:T P31 文献标识码:A 文章编号:1671 8151(2009)06 0513 04Design of Five axis NC Milling Machine System Based on PMAC WAN G Xiao juan,YAN G Ling ling(D ep ar tment of M achiner y and Electr onic Engineer ing ,J incheng Vocational College of T echnology ,J incheng S hanx i 048000,China)Abstract:To so lve the problem on precision machining free surface,the five axis CNC machine too l is desig ned by improving an ordinary milling tool.T he structure and control thero y are introduced in this paper.Based on IPC+PM AC,the hardw are archtecture of open N C system is presented.T he control plant of system is developed by visual C++6 0,and equipped w ith partial function.It is shown that the application of five ax is CNC machining technolog y is of w ide application value.Key words:N C milling machine too l;N C system;Har dw are design;Softw are design随着现代加工制造技术的发展,五轴数控加工机床已经成为整个机床行业的研究重点,五坐标数控加工是实现大型与异型复杂零件的高效高质量加工的重要手段。
五轴联动智能加工系统的设计与实现
五轴联动智能加工系统的设计与实现随着科技的不断发展，机器人技术的应用范围也在不断扩展。
智能加工系统是一个典型的机器人应用领域，而五轴联动智能加工系统更是凭借其复杂的动作能力和高效的加工效率，得到了越来越广泛的应用。
一、五轴联动智能加工系统的定义及特点五轴联动智能加工系统是一种高端加工设备，通过多轴同步工作实现三维曲面的复杂加工。
五轴联动智能加工系统的主要特点有：1.高效的加工能力。
五轴联动智能加工系统可以完成曲面零件的一次成形，不仅可以减少加工过程中的工序，提高加工效率，还可以大大降低加工出错的概率；2.优秀的精度和表面质量。
五轴联动智能加工系统的加工精度在0.01mm以内，表面粗糙度可以达到Ra 0.1um以下，可以满足高精度零件的需求；3.操作简单易学，同时具备较高的智能化程度。
五轴联动智能加工系统借助计算机编程实现自动加工，而且可以进行离线编程等高级功能，方便用户操作。
二、五轴联动智能加工系统的设计五轴联动智能加工系统的设计首先需要进行系统的功能要求分析和技术规格确定，其次进行系统设计，根据机体结构、控制系统、加工工具和传感器等因素进行系统的细节设计。
具体来说，五轴联动智能加工系统的设计需要涉及如下几个方面：1.系统架构的设计。
定制系统架构，继而采用质点模型法进行结构优化，是五轴联动智能加工系统设计的首要任务。
一般情况下，系统的架构包括机电平台、加工中心、机器人手臂和控制系统四部分。
在架构设计中，还需要考虑到系统的稳定性、振动特性以及可拓展性等因素。
2.运动平台的设计。
运动平台是五轴联动智能加工系统的核心部件，它由基础、大小臂和转介轴等部分组成。
在设计运动平台的过程中，需要考虑到各个部分的匹配关系，以及运动轨迹的优化。
3.控制系统的设计。
五轴联动智能加工系统的控制系统是实现整个系统智能化的核心。
控制系统的设计应该借鉴现有先进的控制技术，例如PID算法、模糊控制、神经网络等，在系统稳定性和响应速度上做到更优。
基于Android的五轴联动数控系统设计
基于Android的五轴联动数控系统设计张亮【摘要】以Android嵌入式平台作为硬件平台、STM32F407作为运动控制芯片,开发一种五轴联动数控系统,可实现远程控制、自动加工、手动加工,加工中刀具转速可调、暂停、继续,以及沿原轨迹返回及支持G代码等功能.测试结果表明,该系统可有效实现五轴数控机床高效、高精度的联动加工,且达到预期精度0.005mm,具有应用可行性与工程价值,可为多轴联动数控机床的开发提供参考.【期刊名称】《温州职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(018)004【总页数】4页(P73-76)【关键词】五轴联动;数控系统;Android;雕刻机【作者】张亮【作者单位】温州职业技术学院机械工程系,浙江温州 325035【正文语种】中文【中图分类】TG6590 引言数控技术在医疗器械、军事工业、航空航天等诸多领域已凸显优越的性能。
五轴联动数控技术是数控技术的核心，具有高速、高精度、环保、智能、复合化等优点。
相较于国外，国内数控系统及产品的研究水平还较低，现阶段国内使用的高端五轴数控机床大多依赖于进口，价格相当昂贵[1-3]。
目前，国内工业机床的控制主要还是基于特定的工业PC机，功能比较有限，且系统更新升级较慢，无法满足制造生产中日益变化的控制需求。
因此，将Android智能设备作为移动控制终端应用于数控控制领域，实现低成本、高精度、稳定、智能化控制是时代发展的潮流[4]。
本文以Android嵌入式平台作为硬件平台、STM32F407作为运动控制芯片[5]，开发一种五轴联动数控系统。
Android系统具有丰富的功能接口，基于Android的五轴联动数控系统减少了硬件设计，降低了成本，且可远程控制，提高控制系统的灵活度。
同时，为验证系统的可行性，设计一台五轴微型数控雕刻机作为测试平台，通过实际加工具有复杂表面结构的零件，检验系统的性能、应用可行性及工程价值。
1 系统整体设计方案目前，常见的数控系统主要为基于PC的开放式数控系统和基于微处理器的嵌入式数控系统。
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展 电路 设计 、 显 示电路设计 、 手动键盘和矩 阵键盘 电路设 计以及 Ｉ ／ Ｏ扩展 电路设 计。该数控 系统硬 件 电路 结构 简单 简单、
开发成本低 、 可靠性 高 ， 在此基础上 ， 进 一步完善硬件 ， 并开发控制 软件 ， 对经 济型数控 车床 ， 尤其是 功能要 求不 高的经 济 型车床 ， 具有 一定的应 用价值 。
五 轴 数 控 系统 电路 设 计
黄 国辉 ， 雷立群２
（ １ ． 吉林省德惠市 德惠广播 电视 台 ， 德惠 １ ３ ０ ３ ０ ０ ； ２ ． 吉林农业科技学 院机械建筑学院 ， 吉林 １ ３ ２ １ ０ １ ）
摘
要： 本文介绍五轴数控 系统 （ 经济性 ） 硬 件 电路 的设计过 程 。该控 制 系统主要 可分为 四部 分设计 ： Ｃ Ｐ Ｕ存储 器扩
第２ ２ 卷 第２ 期 吉林农业科技学院学报 Ｖ ｏ １ ．２ ２ ， Ｎ ｏ ． ２ ２ ０ １ ３年 ６月 Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｊ ｕ ｎ ｅ ， ２ ０ １ ３
关键词 ： 数控 车床 ； 控制 系统 ； 电路设计
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ６ ５ ９ 文献标识码 ： Ａ
Ｆ ｉ ｖ ｅ— — ａ ｘ ｉ ｓ ＣＮＣ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
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进行控制的高效 的、 能按 预定数 字化代码进行机
制造领域中的核心技术 。它是现代制造技术实现 自动化、 智能化、 柔性化 的基础 ， 是提高劳动生产 率、 提高加工质量必不 可少的物质手段… １ 。 数控 系统作 为现代 机械制 造系统 的关 键单 元， 集中了现代 工业 科学领域 中的高、 新 技术科 学， 其功能的强弱和性能的好坏决定着制造模式 的成败， 而制造业的发展水平 ， 直接关系到 国家的
ｉ ｎ ｇ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ｆ ｕ ｎ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｃ ＮＣ ｌ ａ ｔ ｈ ｅ ； ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｓｉ ｅ ｎ ｇ
１ 弓 ｊ 言 数控装置是 现代机械加工 中的重要装 备 ， 它 是利用数字化信息来控制机床加工运动和工作过 程的一种技术。随着计算机技术 的迅猛发展 ， 数 控技术与计算机控制技术相结合 ， 使现代制造业 技术产生了重大进步。计算机控制技术的应用使 原有的 Ｎ Ｃ系统为 Ｃ Ｎ Ｃ系统所代替 。数控机床就 是机床上配有 Ｃ Ｎ Ｃ系统 ， 利用计算 机及数字信息