小型三轴立式铣床数控系统软件研发
微型数控铣床的研发
微型数控铣床的研发作者：宋壮来源：《科学导报·学术》2020年第71期【摘要】微型数控铣床在时代的要求下应运而生，利用小型数控机床来加工小型的、精密性的零件不仅可以提高空间利用率、降低能耗和加工成本而且可以轻松的提高加工效率，以实现稳定的运动控制，从而完成高精度加工制造。
在研究国内外微型数控机床发展的基础上，根据机械结构设计的基本原理，通过计算和分析，完成各个部件的设计，使其可以满足一些较小零件的加工需求，以及满足学校实验室的教学工作。
引言制造业，作是国民经济的主体，是一个国家强盛的关键所在。
为了加快我国科学技术和制造业的发展进程，我国提出了“中国制造2025”的战略部署，该战略是中国数百名站在科技前沿的院士共同制定的。
而现在对于制造业，传统的制造已经逐渐被淘汰，正在向着智能化、绿色、超精密的方向发展。
而正是为了适應是时代的要求，数控加工技术应运而生。
“中国制造2025”战略部署也正是提出了对高档数控机床的要求。
而传统的大型数控机床渐渐的也无法满足现代制造业的发展现状。
因为现代零件也越来越小型化、精密化。
而对于小型零件的加工和制造，使用大型数控机床有点大材小用。
但是采用小型机床则可以解决各种各样的问题，利用小型数控机床来加工小型的、精密性的零件不仅可以提高空间利用率、降低能耗和加工成本而且可以轻松的提高加工效率，以实现稳定的运动控制，从而完成高精度加工制造。
因此，微型机床的研究与开发越来越被人们广泛的关注。
在此基础上，本课题也设计开发了小型三轴数控铣床。
1.研究现状早在20世纪40年代，美国就在数控机床的研制中投入了大量的精力，随着世界上第一台计算机的诞生，为数控装置的发展奠定了基础。
1948年，美国为了满足军方的一些要求，加大了对数控机床的研制力度，并将当时最新的自动控制技术和检测技术与机床相结合，终于在1952年成功研制出第一台通过计算机控制的数控机床，在对它经过数次的改进，三年后实现了产业生产，并开始走向市场。
ZK数控立式钻铣床控制系统设计
ZK数控立式钻铣床控制系统设计一、项目背景ZK数控立式钻铣床是一种多功能设备，它能进行钻孔、铣削、攻丝和复合加工等多种操作，广泛应用于模具加工、机械零件加工和航空航天等行业。
该设备的核心是数控控制系统，它能实现高精度、高效率、高稳定性的加工。
本文将对ZK数控立式钻铣床的控制系统进行设计，并详细介绍设计的思路、过程和结果，旨在为数控控制系统的开发提供有益参考。
二、系统设计思路针对ZK数控立式钻铣床的工作原理、功能需求和参数特点，设计思路应围绕以下几个方面展开：1. 控制结构的设计：本系统应采用分散式控制结构。
根据设备工作需求，将机床控制系统分为数控主机、伺服驱动系统、操作台控制系统，实现各组件的独立控制。
2. 通讯协议设计：为了实现各个系统之间的信息交互和控制指令传递，本系统应基于通用工业以太网协议（Ethernet/IP）实现数据传输。
3. 功能分配和界面设计：根据设备的功能特点和操作需求，将各项操作和控制参数进行分配和组织，设计简洁明了、易于操作的人机界面。
三、系统设计过程1. 系统框架设计根据系统需求分析，本系统的框架结构设计如下：（1）数控主机：包括主控板、电源板、控制板、断路器板等组件，为整套设备的核心控制系统。
（2）伺服驱动系统：包括伺服电机、驱动器、编码器等组件，负责机床的运动控制。
（3）操作台控制系统：用户通过该组件对设备进行操作控制，主要包括系统界面、手柄、按钮、显示器等组件。
（4）以太网通讯板：在设备系统内负责数控主机、伺服驱动系统、操作台控制系统之间数据传输与通讯。
2. 系统硬件设计（1）数控主机硬件设计：数控主机主要由主控板、电源板、控制板和断路器板等组成。
其中主控板采用高性能的32位嵌入式处理器，通过高速总线控制系统中各种接口板的数据传输和控制信号输出。
电源板负责为机床系统提供电源，控制板负责控制机床的各项功能和操作。
（2）伺服驱动系统硬件设计：伺服电机、驱动器、编码器等组件是本系统的核心部件，它们负责机床的高精度运动控制。
X525立式铣床的数控改造-数控装置设计说明书
——数控装置设计
机械设计制造及其自动化07级本科班赵庆念
指导老师：李小平副教授
1 绪论
数控机床是装备了数控系统的机床，既包括NC机床，也包括CNC机床。数字控制机床（Numerical Controlled Machine Tool），简称NC机床。数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。计算机数控机床（Computer-ized Numerical Controlled Machine Tool），简称CNC机床，是利用具有专门存储程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变数、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧、松开和冷却的起、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格按数控程序的要求进行。其对零件的加工相比普通机床有着很多的优点：
垂向（Z轴）350mm
T型槽
槽宽×槽数×槽间距：16mm×3mm×80mm
主轴转速范围：30～1500mm/min
升降台机动升降速度8～394mm/min
主电机功率：7.5 kw
最大工件质量：250 kg
定位精度：
重复定位精度：0.01mm
加工精度
平面度：0.02
平行度：100：0.02
垂直度：100：0.02
数控化改造的优缺主要有：
（1）减少投资额、交货期短
同购置新机床相比，一般可以节省60％～80％的费用，改造费用低。特别大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50％左右。
3主轴交流伺服电机设计；
基于运动控制器的三轴小型数控铣床研制
基于运动控制器的三轴小型数控铣床研制李学光;杨盼;陈哲;苗立琴【摘要】针对三轴小型数控铣床的设计开发,设计了三种不同的机床结构方案,采用有限元方法对不同的机床结构进行了对比分析和结构优化,确定了移动式龙门式机床结构方案,基于Delphi编程语言开发了\"PC+运动控制器\"型开放式数控系统,系统可实现数控程序的编辑、刀具路径的模拟、机床运行状态信息的显示、计算机辅助工艺设计等功能,系统各模块可由用户自主定制,在此基础上完成了机床的安装调试.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2019(041)007【总页数】6页(P106-110,129)【关键词】数控铣床;运动控制器;刀具路径;计算机辅助工艺设计【作者】李学光;杨盼;陈哲;苗立琴【作者单位】长春理工大学机电工程学院,长春 130022;长春理工大学机电工程学院,长春 130022;长春理工大学机电工程学院,长春 130022;中国兵器工业集团长春设备工艺研究所,长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TG6590 引言在经济全球化和信息技术革命的影响下，国际制造业正在发生深刻变化，制造业的规模和水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志[1]。
随着德国工业4.0时代的到来，“中国制造2025” 规划和“互联网+”行动相继提出，智能制造、高档数控机床和机器人已成为未来10年的重点发展领域，高层次的人机交互，智慧生产，人机之间的协调配合是未来制造业的发展趋势[2]，数控机床正朝着智能化、绿色化、复合化的方向发展，制造系统应具备网络化、开放化的特点[3,4]，制造系统或数控系统的开放及二次开发需要符合相应的行业标准及体系[5]，同时，数控机床应该能够满足多品种中小批量的柔性生产模式，能够实现远程操作及监控。
在现代制造工程领域，选择合适的数控机床能有效地保证产品产量与质量、减少生产成本、充分利用企业的制造资源，并提高制造过程的智能化水平[6]。
基于运动控制器的三轴小型数控铣床研制
运动控制器设计： 采用高精度算法， 实现三轴联动控制
数控铣床结构优化： 针对小型化需求， 对结构进行轻量化 设计
加工精度提升：采 用高精度刀具和加 工工艺，提高加工 精度
安全防护措施：设 置安全防护装置， 确保操作安全可靠
PART FIVE
实验设备：三轴小型数控铣床、运动控制器、传感器等 测试环境：实验室、工业现场等 实验目的：验证三轴小型数控铣床的加工精度、运动性能等指标 测试内容：对三轴小型数控铣床进行各项性能测试，记录数据并进行分析
进一步优化运动控制器算法，提高铣床加工精度和效率 探索更广泛的应用领域，将三轴小型数控铣床应用于更多行业 加强与智能制造技术的融合，实现铣床的智能化和自动化 深入研究铣床加工过程中的动力学特性，提高加工过程的稳定性和可靠性
汇报人：
加工精度
实验方法：采用 标准测试工件， 按照预定工艺流 程进行加工和测
量
实验结果：各项 性能指标均达到 预期要求，加工
精度高
结果分析：实验结 果表明，基于运动 控制器的三轴小型 数控铣床具有优良 的运动性能和加工 精度，能够满足实
际生产需求
实验结果：三轴 小型数控铣床的 运动精度和加工 效率得到显著提 高
实验目的：验证三轴小型数控铣床的运动性能和加工精度
实验设备：三轴小型数控铣床、运动控制器、测量仪器等
实验步骤：按照加工要求进行编程，控制三轴小型数控铣床进行加工，使用测量仪器对加工 结果进行测量和评估
实验结果：对加工结果进行分析，得出三轴小型数控铣床的运动性能和加工精度指标
实验目的：验证 三轴小型数控铣 床的运动性能和
结果分析：通过 对比实验数据， 分析运动控制器 对三轴小型数控 铣床性能的影响
测试结果：在多 种工况下，三轴 小型数控铣床均 能稳定运行，加 工质量可靠
王裕栋KND(凯恩帝)数控铣床UG后处理文件制作[1]
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国家职业资格全国统一鉴定数控铣床论文(国家职业资格二级)论文题目：KND（凯恩帝）100-M数控铣床系统UG后处理文件制作姓名：王裕栋身份证号：准考证号：所在省市：广东省广州市所在单位：KND（凯恩帝）100-M数控铣床系统UG后处理文件制作王裕栋摘要：本文针对XK5328（凯恩帝100-M系统）立式三轴联动数控铣床，介绍了运用UG软件中的后处理开发工具--后处理构造器（UG PostBuilder）定制此机床的专用后处理程序的一般步骤和方法。
关键词：KND（凯恩帝）100-M；NX/后处理构造器；后置处理一、前言数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工，而现今的程序一般都由两种方法得到：一是手动编程，二是利用CAM软件自动编程，而CAM软件所编写出来的数控程序是否能与厂方机床、工作环境、人员素质等因素匹配，关键就在于后处理文件是否是最优化的。
二、问题的出现二零零六年毕业后，我留校在实习工厂，做了一名数控铣床实习老师，刚一接手，自己就觉得压力很大，首先是我们的学生在实习操作中，经常会有机床、刀具、夹具的损坏，第二个对程序的运行时间估计不足，造成有的零件全班加工下来，很紧张，但有的却很早就可以完成实习任务，为了减轻实习工厂设备的损坏和合理安排实习任务，我决定研究一下以上问题的所在。
三、故障检查与分析排除上班一两个星期后，我发现很多的撞刀事件都是由于学生在实习当过程中，使用了某个固定循环或模态指令后，程序加工过程当中，由于某种原因，没有再往下加工，但从新加工后呢，一开始又不会去取消上一次的固定固定循环或模态指令，所以就会出现加工出现不可靠因素，另一个问题就是，如果使用UG自带的后处理文件的话，都是有自动换刀功能，而我们实习工厂的XK5328是用手动换刀的，所以一般出来的NC文件都要手工去修改，有时候经常会改错或改漏的地方，造成程序的问题，第三个就是加工的时候没有一个刀具列表和所用时间的大体估计，这样就会造成加工的时候手忙脚乱的去找刀具和刀柄等工具，也不好合理的安排实习时间，第四就是当在UG里设置了螺旋下时，由于XK5328是两轴半的机床，所以在得到NC代码后，在机床里运行里，会出现报错，以上几大问题，其主要的原因就是我们没有XK5328的UG后处理文件，只要有了这个文件，那么以上的问题都可以解决，但要得到这个文件，一般由这样两种途径：一是由机床厂商提供或由软件厂商提供。
基于WINDOWS平台三轴雕刻机数控系统的研究
基于WINDOWS平台三轴雕刻机数控系统的研究[摘要] 本文讨论基于WINDOWS平台使用计算机并口控制三轴数控雕刻机数控系统的研究,主要内容包括数控系统输入输出信号的设定、数控系统功能模块的设计、步进电机脉冲的精确控制以及计算机并口的读写操作等。
本系统与当前广泛使用的数控雕刻机系统相比较,省去了运动控制卡,使用软件直接通过计算机并口控制步进电机,从而带动机械部分运动,具有较好的操控性和经济性。
[关键词] 雕刻机数控系统计算机并口1.引言随着近年来我国制造业的迅速发展,数控雕刻机产业也获得了良好的发展机遇,广泛应用在广告、木材加工、饰品加工、模具加工等领域。
目前,国内三维雕刻机市场中的雕刻机可以分为国外进口和国产两种。
进口三维雕刻机,如美国“雕霸”、法国“嘉宝”和日本“御牧”,其雕刻机的设计和制造技术已相当成熟,品质也相当稳定,但价格非常昂贵。
国产的雕刻机,如上海洛克公司生产的“啄木鸟数”控雕刻机、北京精雕公司生产的“精雕”数控雕刻机和南京科能公司生产的“威克”数控雕刻机等,在国内占据一定的市场,但价格也不菲。
为满足经济型雕刻机市场需求,本课题研究的是基于WINDOWS系统利用计算机并口驱动步进电机组成的经济型数控雕刻机系统。
2.数控系统的硬件设计计算机并行接口,简称并口,也就是LPT接口,是采用并行通信协议的扩展接口。
标准并口的数据传输率为1Mbps,一般用来连接打印机、扫描仪等,所以并口又被称为打印口。
标准并口具有12个输出位(D0~D7、C0~C3)和5个输入位(S3~S7),如图1。
考虑到经济性,雕刻机采用步进电机驱动。
步进电机以数字脉冲信号作为输入,步进电机旋转的角度与输入的脉冲数量成正比,其转速与输入脉冲的频率成正比,其旋转方向与输入的脉冲顺序有关。
步进电机因其没有积累误差,动作精确的特点而被广泛应用于开环控制系统。
步进电动机驱动必须有两个驱动信号来实现,一个是脉冲信号,另一个是方向信号。
王裕栋KND(凯恩帝)数控铣床UG后处理文件制作
国家职业资格全国统一鉴定数控铣床论文(国家职业资格二级)论文题目：KND（凯恩帝）100-M数控铣床系统UG后处理文件制作姓名：王裕栋身份证号：准考证号：所在省市：广东省广州市所在单位：KND（凯恩帝）100-M数控铣床系统UG后处理文件制作王裕栋摘要：本文针对XK5328（凯恩帝100-M系统）立式三轴联动数控铣床，介绍了运用UG软件中的后处理开发工具--后处理构造器（UG PostBuilder）定制此机床的专用后处理程序的一般步骤和方法。
关键词：KND（凯恩帝）100-M；NX/后处理构造器；后置处理一、前言数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工，而现今的程序一般都由两种方法得到：一是手动编程，二是利用CAM软件自动编程，而CAM软件所编写出来的数控程序是否能与厂方机床、工作环境、人员素质等因素匹配，关键就在于后处理文件是否是最优化的。
二、问题的出现二零零六年毕业后，我留校在实习工厂，做了一名数控铣床实习老师，刚一接手，自己就觉得压力很大，首先是我们的学生在实习操作中，经常会有机床、刀具、夹具的损坏，第二个对程序的运行时间估计不足，造成有的零件全班加工下来，很紧张，但有的却很早就可以完成实习任务，为了减轻实习工厂设备的损坏和合理安排实习任务，我决定研究一下以上问题的所在。
三、故障检查与分析排除上班一两个星期后，我发现很多的撞刀事件都是由于学生在实习当过程中，使用了某个固定循环或模态指令后，程序加工过程当中，由于某种原因，没有再往下加工，但从新加工后呢，一开始又不会去取消上一次的固定固定循环或模态指令，所以就会出现加工出现不可靠因素，另一个问题就是，如果使用UG自带的后处理文件的话，都是有自动换刀功能，而我们实习工厂的XK5328是用手动换刀的，所以一般出来的NC文件都要手工去修改，有时候经常会改错或改漏的地方，造成程序的问题，第三个就是加工的时候没有一个刀具列表和所用时间的大体估计，这样就会造成加工的时候手忙脚乱的去找刀具和刀柄等工具，也不好合理的安排实习时间，第四就是当在UG里设置了螺旋下时，由于XK5328是两轴半的机床，所以在得到NC代码后，在机床里运行里，会出现报错，以上几大问题，其主要的原因就是我们没有XK5328的UG后处理文件，只要有了这个文件，那么以上的问题都可以解决，但要得到这个文件，一般由这样两种途径：一是由机床厂商提供或由软件厂商提供。
数控铣床ug后处理文件制作解析
KND（凯恩帝）100-M数控铣床系统UG后处理文件制作王裕栋摘要：本文针对XK5328（凯恩帝100-M系统）立式三轴联动数控铣床，介绍了运用UG软件中的后处理开发工具--后处理构造器（UG PostBuilder）定制此机床的专用后处理程序的一般步骤和方法。
关键词：KND（凯恩帝）100-M；NX/后处理构造器；后置处理一、前言数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工，而现今的程序一般都由两种方法得到：一是手动编程，二是利用CAM软件自动编程，而CAM软件所编写出来的数控程序是否能与厂方机床、工作环境、人员素质等因素匹配，关键就在于后处理文件是否是最优化的。
二、问题的出现二零零六年毕业后，我留校在实习工厂，做了一名数控铣床实习老师，刚一接手，自己就觉得压力很大，首先是我们的学生在实习操作中，经常会有机床、刀具、夹具的损坏，第二个对程序的运行时间估计不足，造成有的零件全班加工下来，很紧张，但有的却很早就可以完成实习任务，为了减轻实习工厂设备的损坏和合理安排实习任务，我决定研究一下以上问题的所在。
三、故障检查与分析排除上班一两个星期后，我发现很多的撞刀事件都是由于学生在实习当过程中，使用了某个固定循环或模态指令后，程序加工过程当中，由于某种原因，没有再往下加工，但从新加工后呢，一开始又不会去取消上一次的固定固定循环或模态指令，所以就会出现加工出现不可靠因素，另一个问题就是，如果使用UG自带的后处理文件的话，都是有自动换刀功能，而我们实习工厂的XK5328是用手动换刀的，所以一般出来的NC文件都要手工去修改，有时候经常会改错或改漏的地方，造成程序的问题，第三个就是加工的时候没有一个刀具列表和所用时间的大体估计，这样就会造成加工的时候手忙脚乱的去找刀具和刀柄等工具，也不好合理的安排实习时间，第四就是当在UG里设置了螺旋下时，由于XK5328是两轴半的机床，所以在得到NC代码后，在机床里运行里，会出现报错，以上几大问题，其主要的原因就是我们没有XK5328的UG后处理文件，只要有了这个文件，那么以上的问题都可以解决，但要得到这个文件，一般由这样两种途径：一是由机床厂商提供或由软件厂商提供。
立式铣床的数控改造—进给系统设计
立式铣床的数控改造—进给系统设计随着电子技术的不断进步和发展，立式铣床数控改造已经成为了机械行业重要的发展方向之一。
在机电一体化的大趋势下，数字控制系统的应用不断扩大，立式铣床数控改造面临的机遇和挑战也愈发明显。
其中，进给系统设计是立式铣床数控改造中至关重要的一环，控制着加工精度和效率的提高。
本文将从立式铣床进给系统的设计入手，探讨数控改造对立式铣床进给系统的影响及改造方案。
一、立式铣床进给系统的设计立式铣床进给系统是控制床身的线性轴（x、y、z轴）运动的关键部分，在数控改造中需要根据加工工艺要求，设计出符合加工精度和加工速度要求的进给系统。
进给系统的设计需要考虑以下几个方面：1. 轴的移动距离与速度每个轴的移动距离与速度是决定加工效率的重要因素。
进给系统要能够满足不同尺寸的零件加工要求，应根据加工工艺和机床工作范围来合理设计轴的移动距离和速度。
例如，加工小尺寸零件时，x、y轴的速度可以达到50m/min，而加工精度要求高的大尺寸零件时，速度可降至10m/min。
2. 进给系统的精度进给系统的精度直接影响零件加工的精度。
数控系统的进给精度普遍在0.1mm，但在特殊工艺下需要达到0.01mm，因此需要根据加工要求和机床精度来确定进给精度。
3. 进给系统的加减速度在加工过程中机床的加减速度也需要精准控制，否则就会出现加工精度不稳定的情况，影响加工质量。
因此，在设计进给系统时需要考虑加减速度的控制。
二、立式铣床数控改造对进给系统的影响立式铣床数控改造对进给系统的影响主要体现在以下几个方面：1. 数控系统对进给系统的控制数控系统可以精确控制立式铣床进给系统的移动距离、速度、精度和加减速度等参数，提高进给系统的精度和加工效率。
2. 数控系统的自动补偿数控系统具有自动补偿的功能，可以对进给系统进行补偿，提高加工精度和稳定性。
3. 机械手与进给系统的协作数控改造后的立式铣床还可以与机械手协作，提高生产效率和自动化程度。
床身铣床的数控系统设计与开发
床身铣床的数控系统设计与开发数控技术是以计算机技术为基础，电子技术和精密机械技术为支撑的一种现代化制造技术，广泛应用于各种机械加工设备中。
床身铣床作为一种常见的机械加工设备，通过将工件固定在工作台上，运用铣刀对工件进行旋转切削，以达到加工目的。
本文将详细介绍床身铣床数控系统的设计与开发。
一、床身铣床数控系统的设计目标床身铣床数控系统的设计目标是实现对床身铣床的自动控制，提高加工效率和加工精度。
具体目标如下：1. 自动化控制：通过设计合理的电路和控制系统，使床身铣床能够实现自动化操作，减轻操作员的工作负担，提高生产效率。
2. 精确控制：通过数控系统对床身铣床各个轴线的位置和速度进行精确控制，保证加工过程中的稳定性和精度，提高加工质量。
3. 可靠性与稳定性：设计具有高可靠性和稳定性的数控系统，保证设备长时间的稳定运行。
二、床身铣床数控系统的硬件设计床身铣床数控系统的硬件设计主要包括运动控制系统、电源系统和人机界面系统。
1. 运动控制系统：运动控制系统负责控制床身铣床各个轴线的运动。
它由运动控制器和驱动器组成。
运动控制器接收计算机发送的数控指令，将其转化为对驱动器的控制信号，驱动器控制各个轴线的运动。
运动控制器选择使用高性能的微控制器或FPGA芯片，能够进行复杂的算法计算和实时控制，以满足床身铣床的运动要求。
2. 电源系统：电源系统负责为整个数控系统提供稳定的电源供应。
它由交流电源和直流电源组成。
交流电源负责将市电转化为适合数控系统工作所需的交流电，直流电源负责将交流电转化为数控系统所需的直流电。
3. 人机界面系统：人机界面系统负责将计算机发送的数控指令转化为人类能够理解的形式，并显示在操作界面上。
它通常由液晶显示屏、按键或触摸屏等组成。
操作员可以通过人机界面系统输入加工参数、启动加工过程、监控加工状态等。
三、床身铣床数控系统的软件设计床身铣床数控系统的软件设计主要包括上位机软件和下位机软件。
1. 上位机软件：上位机软件运行在计算机上，负责实现数控编程、数控仿真、加工路径生成和加工指令发送等功能。
一种三坐标数控铣床CNC系统软件的设计
一种三坐标数控铣床CN C 系统软件的设计方旭明 魏余芳(西南交通大学 计算机与通信工程学院 成都 610031)【摘 要】 本文介绍了一种基于P C386微型机的新型三坐标微机数控铣床CNC 系统软件的设计方法。
提出了系统软件的结构,着重介绍了插补算法、刀具补偿、尖角过渡仿真、实时加工和刀具轨迹显示,同时简要介绍了加工程序的解释与分析。
【关键词】 数控铣床;计算机数控;系统软件【分类号】 T G 547目前,国产数控机床的发展速度很快,类型很多,但从控制系统角度来看,国产数控机床主要分为两类,一类是单板机/单片机结构型,如用T P -801单板机或MCS -51单片机为处理器构成控制系统;另一类是ST D 总线型,如用T P-STD 工控机为处理器构成控制系统。
然而,原先属高档机的微型机的价格在不断下跌,单板机已不再具有价格优势,PC 总线型的微机大举进入工业控制领域,其丰富的软件和模板备受用户亲睐。
本文介绍的就是笔者为适应用户的需要在PC 386微机上开发的一种三坐标数控铣床CN C 控制系统,就控制系统软件设计过程中的一些关键之处进行讨论。
图1 CN C 控制系统的构成1 控制系统的构成与特点 图1为笔者新开发的三坐标数控铣床CNC 控制系统的构成图。
系统由一台PC386(或工控机IPC 386)微型机作为处理器,以PC总线联接各输入输出接口。
输入输出信号均通过光耦隔离。
系统模块分三部分:信号输入模块、信号输出模块和步进电机驱动模块。
信号输入模块接收操作面板的信号、坐标轴接近开关和限位开关信号、刀具回答信号和故障报警信号。
信号输出模块发送主轴速度控制信号、刀具选择信号和冷却液控制信号。
步进电机驱动模块发送X 、Y 、Z 三个轴步进电机环形分配脉冲信号和半电流控制信号。
与一般CNC 控制系统相比,该系统具有如本文于1995年7月18日收到。
第31卷 第5期1996年10月西 南 交 通 大 学 学 报JOU RN AL O F SO U T HW EST JIA OT ON G U N IV ERSIT Y V o l.31 NO.5O ct. 1996下主要特点:(1)以PC 总线构成系统,使系统模块化强,可独立于微处理器,便于系统的维护和升级,系统也可方便地应用于数控车床和数控钻床等其它机床。
基于PMAC的微细铣床数控系统软件开发
丁 许 何 宁 李 亮 郝秀清
（南京航 空航 天 大学机 电学院 ，江苏 南 京 ２１００１６）
摘 要 ：以基 于 ＰＭＡＣ 运动控 制 的三轴微 细 铣床 为 对 象 。在 Ｗｉｎｄｏｗｓ平 台上 采用 Ｃ＃编程 语 言 进行 数 控 系 统软 件 的开发 。首 先对数 控 系统硬 件 配置作 简 要介绍 。然后 针对 微细 铣床 加 工特点 进行 数控 软件 的 总体 功能模 块设 计 ，重点 实现 了加 工程序 运 行实 时显 示 、三 维实 时刀 轨显 示 、旋 转缓 冲 区等 特 色功 能 模块 的设 计开 发 。数控 系统 软件运 行 平稳可 靠 ，功能 完善 ，人机 界面 良好 。
Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＭＡＣ ；ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｒｏｇｒ ａｍ ｂｕｆｆｅｒｓ
微 细铣 削技术 具 有加工 精 度可控 、适 用多种 材 料 、 可 加工 三维 复杂 形状 、设备 费用 低等 优 点 ，是最 适 于加 工 复杂 三维 微结 构 的 技术 之 一 … ，而 微 细 机床 是 微 细 铣 削技 术发 展 的基础 ，其 整 体 精 度 与 动态 特 性 直 接 影 响被加 工微 小工 件 的尺 寸 精 度 与 表 面质 量 等 ，是 微 细 切 削加 工 的关键 硬件 基 础 。近 年来 ，微 细铣 削机 床 正 朝着 小型 化 和高精 度 化 的方 向 发 展 ，尤其 是 开放 式 数 控 系统 的引入 ，大 大提 高 了微细机 床 的加 工柔性 。
关 键词 ：ＰＭＡＣ；三 维实 时刀轨 显 示 ：旋转 缓 冲 区 中图分 类号 ：ＴＰ３１５ 文 献标识 码 ：Ａ ＤｏＩ：１０．１９２８７／ｊ．ｃｎｋｉ．１００５—２４０２．２０１６．０８．０３５
数控机床软件的开发及应用
数控机床软件的开发及应用介绍数控机床软件的开发及应用在现代制造业中起着至关重要的作用。
软件的开发与应用可以提高生产效率、提升产品质量、降低人力成本、增强制造业的竞争力。
本文将从数控机床软件的开发流程、软件的应用场景以及未来发展等方面进行详细探讨。
一、数控机床软件的开发流程数控机床软件的开发是一个复杂而繁琐的过程，需要经历多个环节和步骤才能最终完成。
以下是一般的数控机床软件开发流程：1. 需求分析：确定软件开发的需求和目标，明确软件的功能和性能要求。
2. 系统设计：根据需求分析的结果，进行软件架构设计和系统模块划分，定义软件的基本框架。
3. 编码与测试：在系统设计的基础上进行编程和代码开发，并进行测试和调试，确保软件的稳定性和正常运行。
4. 集成与验收：将各个模块进行集成测试，并对整个系统进行验收，确保软件能够满足用户需求。
5. 发布与维护：将开发完成的软件发布给用户，并进行后续的维护和升级，以保证软件的长期可用性和功能完善性。
二、数控机床软件的应用场景数控机床软件的应用覆盖了多个领域，下面将介绍其中几个主要的应用场景：1. 零件加工：数控机床软件在零件加工中发挥着重要作用，通过输入加工参数和路径，在机床上实现对工件的精确加工。
2. 加工路径优化：数控机床软件可以根据零件的几何形状和加工要求，自动生成最优的工作路径，提高加工效率和精度。
3. 自主调整：数控机床软件可以根据实际加工情况，对加工过程进行自主调整和优化，达到更好的加工效果。
4. 数据分析与监控：数控机床软件可以对加工过程中产生的数据进行分析和监控，及时发现问题并进行调整，提升生产效率和质量。
三、数控机床软件的未来发展随着制造业的快速发展和智能化的推进，数控机床软件的未来发展前景广阔。
以下是数控机床软件未来发展的几个趋势：1. 人工智能：数控机床软件将会结合人工智能技术，实现更智能化的加工过程，并通过学习和优化算法提升机床的整体性能。
2. 多轴控制：随着机床的发展和创新，数控机床软件将支持更多轴的同时控制，实现更复杂的加工操作和更高精度的生产要求。
基于LabVIEW的小型铣床数控软件的设计
图 １ 数控 软件人机界面
现有不 合语法 规则 的地 方 ，便显 示 出 错 的信 息 ，以 便对数 控代码 进行 检查 和 修 改 。代 码 检查 的程 序框 图如 图 ２所示 。
图２ Ｎ Ｃ代码检查程序框 图
一
着重要 的作用 ，良好人机界面对于用户来说无疑是一 种好 的享受 。人机界面 的设计应从可使用性和可靠性 两方面来考虑 。该铣床人机界面如 图 １ 所示 。
划分 为操作 界 面模 块 、译码 模 块 、刀具 半径 补 偿模
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ２ ２— １ 作者简介 ：牛景 丽 （ ９ １ ） １８ 一 ，女 ，助 理 讲 师 ，主 要从 事 机 械 设 计 与 制 造 方 面 的教 学 和研 究 工 作 。Ｅ—ｍ ｉ ｑ９ ＠ ａ ：ｊ３ ８ ｌ
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图 ４ 刀 具 补 偿 框 图
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３ ４ 插 补 模 块 的 实 现 ．
块 ，利用 Ｌ ｂ ＩＷ 实 现 直 线插 补 算 法 如 图 ５所 示 ， ａＶ Ｅ 圆弧插补算法如 图 ６所示 。
直 线插 补 和 圆弧插 补是 数 控 系统 的基 本 插 补模
ｌ ｎ ｅ ｏａ ｉｎ， ａ ｄ ｃ ｔ ｒｃ ｍｐ ｎｓ ｔｏ ｒ ａ ｉ ｔｒ ｌｔｏ ｐ ｎ ｕｔｅ ｏ ｅ ａｉ ｎ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｍｉｒ ｌ ｎ ｃ ｉ ｅ ＣＮＣ ｓ ｆ ａ ｅ；Ｌ ｂ Ｉ ｙ ｒｓ ｃ ｏ ｍｉ ｉｇ ｍａ ｈ ｎ ； ｌ ｏｔ ｒ ｗ ａ Ｖ ＥＷ
图 ５ 直线插补 框图
塞 ，针‘嘴 ， ●ｉ Ｉｘ ｘｎｃ ， ＝ ｙ■’ ｙ ｃｄ■ｉ ． ■■均 ＂再口 －、： ｌ 唯‘ ｏ 知 Ｘ ‘■ ｎ蔺的 柚，芷 ‘ ｌ ２● ＿ ■园 ■瑚锺 ’ ， ｌｒ ｊ 他日 ｙ ｑ １ —
基于MACH3系统的桌面式数控教学仪器的设计与开发
232基于MACH3系统的桌面式数控教学仪器的设计与开发李星原 陈 银（浙江经贸职业技术学院应用工程系，浙江 杭州 310018）摘 要：本项目将结合调研需求提出基于Mach3的教学型数控铣床的技术指标，并对教学型数控铣床进行总体方案设计，开展机械结构的设计、硬件选型、电气控制、Mach3软件参数调试、界面优化、模拟样机搭建、测试与试验等研究工作。
关键词：Mach3软件；教学型铣床；创新【作者简介】 李星原（1999—)，男，大专，研究方向：数控编程与加工，机械创新设计。
陈银（1980—），男，硕士，研究方向：数控编程与操作，CAD/CAM软件应用。
引言“中国制造2025”战略规划中指出我国要用十年的时间使制造业达到发达国家的标准和水平，其核心是智能制造。
教学仪器设备在提高高职院校学生职业技能水平起着举足轻重的作用，培养满足智能制造需求的技能型人才离不开高端精细化实体教学仪器的投入。
为此，根据培养技能型人才的实际需求，同时培养学生科技创新意识方面，急需研发出一种集机电一体化、数控雕刻、激光雕刻、数控铣加工、多轴加工等于一体的，简洁地把庞大的知识结构和实际操作相结合，清晰了解各个系统工作原理与内部结构，能较好展现出数控雕刻、数控加工、多轴加工工作原理与过程的多功能教学仪器为当下之所需。
一、工业制造相关教学仪器分析痛点1：数控教学仪器功能单一，价格昂贵，比如：一台多轴加工中心就需要50万元以上，有些院校即便采购，数量也有限，很多还停留在虚拟仿真阶段，无法满足实训要求。
痛点2：数控实验实训仅仅停留在应用验证与应用实践阶段，无法做到二次开发。
目前多数职业院校的数控实训主要分为加工实训和装调实训。
加工实训主要以使用典型的数控系统进行数控加工实训，学生只是学会使用了某种数控系统的基本界面操作，不能进行二次开发。
数控装调实训，也只能在厂家提供的功能上进行相关的实训，不能根据自己的实训要求灵活进行新实训项目的开发。
三轴数控铣削加工仿真系统的研究与实现
算和仿真结果输 出三部分 。
２ 三轴数控铣削加工仿真系统 的主要功能模块
～
Ｇ ２ Ｇ７～ １；ｇ ，ｇ 。系统 在读入 Ｎ 文件之后 ， Ｏ ； １ Ｇ９ Ｇ０ Ｇ ｌ Ｃ 需将
Ｎ Ｃ文件数据转化为仿真所 需 的坐标点 ， 并存 储到 链表 中… 。 链 表结构如下 ：
ｔ ｐ ｄ ｆ ｓ ｃ ｏ ｉ ｏ ｙ ｏ ｅ ｔ ｔｐ ｓｔ ｎ ｍ ｉ
刀轨仿 真只是 动态显示机 床走 刀路径 ， 没有考 虑实 际 并 刀轨与设计理想模 型间的 比较 关系 ， 其是刀 具在加 工过 程 尤 中刀具对工件 的干涉无 法反映 出来 ， 而不能对 加工 过程 的 从 干涉作 出一个定量 的评判 。 本文通 过计算 刀位 点到工 件表 面 的最 短距离 ， 比较其与刀具半径 的大小关系 ， 中就可 以容 并 从
摘
要 ： 对采 用传 统方 法 来验证 数控 加 工代码 的不 足 ， 针 对数 控铣 削加 工仿 真进 行 了研 究。重 点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
论述 了三 轴数控 铣 削加 工的 刀具轨 迹仿 真技 术 ， 并提 出 了一种 基 于 Ｓ Ｌ模 型 的普 通 立铣 刀和 球 头铣 Ｔ 刀加 工过 程 的干 涉检 测 算法 ； 并在 此基 础上 利 用ＶＣ＋ ６０与 Ｏ ｅＧ ＋． ｐ ｎ Ｌ图形 系统 开发 了三轴数 控 铣 削 加 工仿 真 系统 。试验 结果表 明该 系统 具有 良好 的 实用性 。
关键 词 ： 数控 ； 削加 工 ； 铣 仿真 ； 涉 干 中 图分类 号 ： Ｐ ９ ．３ Ｔ ３ １７ 文献标 识码 ： Ａ
数控立式铣床及控制系统设计
摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。
主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。
由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。
可实用于加工精度较高的场合。
关键词数控技术；立式铣床；设计ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed theprocessing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement .This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling machine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter, including movement and dynamic parameter; Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request, enters for the system and the control system hardware circuit design. Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination; Regarding control system because here mainly aims at the economy numerical control milling machine the design, here uses electric stepping motor open-loop control, the computer system uses the high performance price compared to the MCS-51 series monolithic expansion system, mainly carries on the central processing element the choice, the memory expansion and the connection circuit design .Because this article uses 8, monolithic integrated circuits control system, therefore, designs the vertical milling machine performance price is higher than, satisfies the efficient request. But practical to processing precision higher situation .Key words Numerical control technology; Vertical milling machine; Design目录摘要 (1)1 总体设计 (5)1.1、铣床简介 (5)1.2、X K5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图 (5)1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局 (5)1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数 (6)1.2.3 总传动系统图 (8)2 主运动系统设计 (9)2.1 传动系统设计 (9)2.1.1参数的拟定 (9)2.1.2 传动结构或结构网的选择 (9)2.1.3 转速图拟定 (11)2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (13)２.２传动件的估算与验算 (16)2.2.1传动轴的估算和验算 (16)２.２.２齿轮模数的估算 (19)２.３展开图设计 (24)２.３.１结构实际的容及技术要求 (24)２.３.２齿轮块的设计 (25)２.３.３传动轴设计 (27)２.３.４主轴组件设计 (30)２.４制动器设计 (35)２.４.１按扭矩选择 (35)２.５截面图设计 (36)２.５.１轴的空间布置 (37)２.５.２操纵机构 (37)２.５.３润滑 (37)２.５.４箱体设计的确有关问题 (38)３进给系统设计 (40)３.１总体方案设计 (40)３.１.１对进给伺服系统的基本要求 (40)３.１.２进给伺服系统的设计要求 (40)３.１.３总体方案 (41)３.２进给伺服系统机械部分设计 (41)３.２.１确定脉冲当量，计算切削力 (41)３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型 (43)３.２.３齿轮传动比计算 (52)３.２.４步进电机的计算和选型 (53)３.２.５进给伺服系统机械部分结构设计 (62)４控制系统设计 (66)4.1绘制控制系统结构框图 (66)4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 (66)4.3存储器扩展电路设计 (67)４.３.１程序存储器的扩展 (67)４.３.２数据存储器的扩展 (68)４.４ I/O接口电路及辅助电路设计 (68)４.４.１ I/O接口电路设计 (68)４.４.２步进电机接口及驱动电路 (69)４.２.３其他辅助电路 (70)参考文献 (73)致谢 (74)附录 (75)1 总体设计1.1、铣床简介铣床是一种用途广泛的机床。
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小型三轴立式铣床数控系统软件研发杨峰,董颖怀,薛威,李振亮(天津科技大学机械工程学院,天津300222)来稿日期：2019-02-08基金项目：国家自然科学基金(51505334)作者简介：杨峰,(1990-),男,安徽亳州人,硕士研究生,主要研究方向:自动机械与测控技术1引言小型铣床因价格便宜、结构紧凑等优点常用于一般常规生产,因此开发一台具有实验研究和教学价值的小型三轴立式数控铣床。
Clipper (运动控制器)提供4轴伺服控制以及32个通用数字I/O 点,是结构紧凑和超高性价比优点的多轴控制器[1]。
本系统选择IPC +Clipper 双CPU 控制结构,具有开放性、集成性和精密性等优点。
国内众多高校及科研机构研制的开放式数控系统,采用半闭环控制[2]、闭环控制将光栅尺反馈到驱动器上[3]、闭环控制将绝对式光栅尺反馈到运动控制器上[4]等控制方式。
综合考虑,本数控系统采用增量式光栅尺的位置反馈到Clipper ,实现真正意义上的全闭环位置反馈,具有定位精度高、功能稳定、灵活性好等特点。
在数控系统硬件配置完成的情况下,即可进行上位机与下位机的通讯,在下位机Pewin32PRO2软件中进行参数设置、电机调试、运动程序编写以及PLC 控制。
进而利用MFC 对话框应用程序,调用PcommServer 通讯函数库以及自定义函数,进行数控软件HMI (人机界面)的开发。
2数控系统硬件配置铣床三维模型,采用固定立柱式结构,包括三个直线运动轴和一个旋转主轴,X 轴和Y 轴决定十字工件平台的平面位置,结合Z 轴承载主轴刀具到达空间内任意一点,如图1所示。
执行机构为伺服电动机驱动滚珠丝杠,编码器与驱动器形成伪闭环,选择直线光栅尺对各个方向进行位置反馈监测形成全闭环系统,实现对工作台的精确位置控制。
电主轴通过主轴支架与Z 轴工作台刚性连接,配备高性能交流变频器对主轴转速进行控制与调节。
机床本体尺寸为600/700/700mm ,X /Y /Z 三轴行程分别为100/100/90mm ,主轴最高转速为45000r/min ,可进行三维复杂形面的加工与实验。
摘要：研制了一台小型三轴立式数控铣床,首先对其硬件配置以及全闭环控制策略进行阐述;其次分析数控系统软件结构组成,重点研究了HMI 的结构设计以及实现过程。
针对数控系统的回零方法、实时通讯、代码处理、程序同步跟踪等技术难点,提出双触发回零、PcommServer 函数库通讯、程序格式分离以及同步M 变量插入等方法。
在VC++2010软件上采用MFC 对话框功能模块化设计,开发出IPC +Clipper 的开放性数控系统软件HMI ,其功能完善、平稳可靠、可扩展性强,具有一定的实验研究和教学价值。
关键词：全闭环控制；数控系统；HMI ；双触发回零；IPC+Clipper 中图分类号：TH16文献标识码:A文章编号:1001-3997(2019)10-0095-04Software Development of CNC System for Small Triaxial Vertical Milling MachineYANG Feng ,DONG Ying-huai ,XUE Wei ,LI Zhen-liang(School of Mechanical Engineering ,Tianjin University of Science &Technology ,Tianjin 300222,China )粤遭泽贼则葬糟贼：A small three-axis vertical CNC milling machine has been developed ,the hardware configuration and the Closed Loop Control strategy of it was describedFirstly.Then ,the structure of the CNC System software is analyzed ,the structure design and the realization process of the HMI are mainly studied.Aiming at the technical difficulties such as zero return method ,real -time communication ,code processing and program synchronization tracking ,The Double Trigger Homing ,PcommServer function library communication ,program format separation and synchronization M variable insertion and other methods have been proposed.The IPC +Clipper open CNC system software HMI was developed in the VC++2010software by use MFC dialog box modular design ,which is perfect ,stable and reliable ,more scalable ,with a certain experimentalresearch and teaching value.Key Words :Closed Loop Control ;CNC System ;HMI ;Double Trigger Homing ;IPC +ClipperMachinery Design &Manufacture机械设计与制造第10期2019年10月95图1铣床三维模型图Fig.1Three-Dimensional Model of Milling Machine3数控系统结构3.1数控系统硬件结构数控系统为IPC+Clipper双CPU控制结构,以IPC机为主体上位机,Clipper为下位机,两者采用以太网通讯连接,通过转接板接口与各伺服单元和I/O单元连接,具体控制系统结构图,如图2所示。
图2铣床控制系统结构图Fig.2Milling Machine Control System Structure键盘和鼠标等输入设备将指令信息输入软件系统,通过转接板将信息发送给驱动器,使得交流伺服电机驱动精密滚珠丝杠实现滑台进给,再由滑台上配置的直线光栅尺测量滑台位移,实时反馈给Clipper实现精确定位。
冷却液的开启、主轴转向的选择、运动速率的选择等功能通过I/O口进行输入输出控制,并实时将运动信息显示在显示器上,满足加工的实时性、高效性。
3.2数控系统软件结构数控系统软件由HMI和Pewin32PRO2软件组成,两者通过PcommServer通讯函数库进行实时通信控制。
HMI主要实现:参数配置、程序处理、I/O控制、信息显示和系统诊断等非实时性任务;Pewin32PRO2软件主要实现:运动控制、PLC控制、伺服计算、数据采集和补偿设置等实时任务。
通过Pewin32PRO2软件设置位置补偿、反向间隙补偿、刀具补偿等,同时可对运动轨迹进行实时数据采集显示。
PLC为循环扫描方式工作,主要实现集中输入和输出控制I/O端口、安全和状态监视、数据报告等功能,实时性非常高且简洁可靠。
位置反馈到Clipper,通过PID伺服算法实时控制位置误差,得到最佳的运动控制效果。
下层软件功能丰富齐全,是上层软件开发的基础,上下层软件结合才可实现最佳的系统控制。
4HMI设计HMI应具有简单、易于执行、高效、标准化、开放性等功能。
为方便操作和Pewin32PRO2软件构成一个完整的铣床数控系统,运用Windows7环境下Visual C++2010开发软件,使用MFC 设计HMI。
HMI通过命令语句、变量和函数与Clipper通讯并实时传递信息、人机交互对话、G代码程序编辑处理等功能,功能模块,如图3所示。
图3人机界面功能模块结构图Fig.3Function Module Structure Diagram of HMI4.1HMI设计关键问题4.1.1回零策略回零操作确定机床坐标系原点,机床原点是建立工件坐标系的基准点,确定的工件坐标系决定加工精度。
本系统采用增量式光栅尺,不具有位置记忆功能,每次开机都需要进行回零操作,因此提出双触发式回零,即在回零搜索移动中将回零开关和索引通道逻辑组合作为回零触发条件。
双触发回零的信号捕捉方式,如图4所示。
选择两者的逻辑组合,可以从光电开关获得唯一性,并从索引通道获得精确度和可重复性。
选择直流NPN型光电开关作为回零开关,安装在轴的近端硬限位和软限位之间,且与限位开关的距离必须大于一个索引通道脉冲宽度。
光栅尺需要配合光电开关安装,以确保在光电开关后侧有一个参考标记,使得双触发回零得以精确实现。
CHCn=5FLAGn=2CHCn=5&FLAGn=2图4回零信号的捕捉方式图5回零PLC程序流程图Fig.5Flow Chart of Homing PLC Program杨峰等:小型三轴立式铣床数控系统软件研发第10期96机床的开机回零PLC 程序流程图,如图5所示。
采用PLC 程序1回零,通过状态位检测回零是否完成,完成回零后禁用程序。
4.1.2IPC 与Clipper 通讯上位机IPC 与下位机Clipper 的通讯,是数控系统软件开发的关键,PcommServer 通讯函数库提供400多个相关函数,实现用户需要的运动控制、I/O 控制等功能。
选择相互兼容的Visual C++2010作为开发工具,使得HMI 具有运行稳定好、效率高、速度快等特点。
具体通讯步骤如下:(1)使用MFC 建立名为HMI 对话框;(2)通过类向导添加PcommServer.exe 函数库,建立Clipper-Device 类;(3)在HMIDlg.cpp 里面添加#include "ClipperDevice.h",并添加以下代码:long testInterface ;ClipperDevice m_clipperDevice ;BOOL pbSuccess ;long m_dwDevice ;CoInitialize (NULL );testInterface =m_clipperDevice.CreateDispatch (_T ("PcommServer.PmacDevice.1"));if (!testInterface )AfxMessageBox (_T ("Can ’t Connect Interface"));(4)定义ClipperDevice 类对象m_clipperdevice ,利用m_cli-pperdevice 调用函数库中相关函数来实现上下位机的实时信息传递,即可进行编程设计。