用的主要發(fā)展方向,它數(shù)控系統(tǒng)智能化、柔性化與集成化技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不斷發(fā)展進(jìn)步, 開放數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了巨大進(jìn)步,在設(shè)計(jì)應(yīng)用中基本體現(xiàn)了強(qiáng)大的模塊化、移植性、擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)化、互換性以及互動(dòng)操作性特點(diǎn),有效區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng),體現(xiàn)了較為強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高了精雕機(jī)工作效率。
1 數(shù)控精雕機(jī)開放式數(shù)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
目前,數(shù)控精雕機(jī)所采用的一般為三軸雕刻機(jī),該雕刻機(jī)中采用三菱交流伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng),配合半閉環(huán)位置控制模式,加工精度可達(dá)到 0.001mm,進(jìn)給速度范圍達(dá)到0.15 ~ 3.6m/min,主軸部分則采用 VFD-M 變頻器實(shí)施驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換范圍有級(jí)變速,有級(jí)變速速度為 10000 ~ 24000r/min。接下來,本文將給出具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型方案。
1.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)模型方案設(shè)計(jì)思路
基于“PC+ 通用接口卡”的基本結(jié)構(gòu)特征,建立模塊化、分層化的開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu),基于典型的“PC+ 運(yùn)動(dòng)控制器”開放式結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能模塊建設(shè),并在模型方案設(shè)計(jì)中展示 4 個(gè)層次,分別為應(yīng)用軟件層、系統(tǒng)軟件層、硬件驅(qū)動(dòng)層和機(jī)械執(zhí)行層,每個(gè)層次都分別承擔(dān)不同的功能。
1.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
應(yīng)用軟件層與 PC 操作系統(tǒng)、API 函數(shù)以及數(shù)控軟件相互關(guān)聯(lián),共同形成整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心。而應(yīng)用軟件層自身包含了多個(gè)應(yīng)用程序組件對(duì)象,這些組件對(duì)象中包含了專家系統(tǒng)、通用 CAD/CAM 系統(tǒng)、STEP-NC 數(shù)據(jù)接口以及MIS 系統(tǒng)等。在設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件層過程中,需要將它與系統(tǒng)軟件相互連接,并劃分出兩種連接模式,首先是網(wǎng)絡(luò)連接模式;其次是本地其他應(yīng)用程序信息交換模式,如圖 1 所示。
結(jié)合圖 1 模型展開分析,對(duì)其中模型層次化內(nèi)容與開放式設(shè)計(jì)思想進(jìn)行分析,明確體系結(jié)構(gòu)中包含的開放體系結(jié)構(gòu) CNC 系統(tǒng),展示它的操作性、可移植性、互換性與擴(kuò)展性特征。以互操作性特性為例,它主要通過各種功能組件所提供的標(biāo)準(zhǔn)通信接口實(shí)現(xiàn)功能應(yīng)用。而在可移植性操作模塊設(shè)計(jì)方面則調(diào)用了板卡 API 函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)通用 API 函數(shù)庫(kù)的有效開發(fā),提高其擴(kuò)展性與模塊化軟件數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)接收能力。針對(duì)應(yīng)用軟件層設(shè)計(jì),是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)后續(xù)擴(kuò)展內(nèi)容有效融入,保證機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)固有功能穩(wěn)定發(fā)揮,且所有的機(jī)械設(shè)備及軟件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不單獨(dú)設(shè)計(jì),主要通過軟件應(yīng)用層來實(shí)現(xiàn)多功能優(yōu)化操作。
2 數(shù)控精雕機(jī)開放式數(shù)控系統(tǒng)的功能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
數(shù)控精雕機(jī)開放式數(shù)控系統(tǒng)功能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)包含多個(gè)方面,如對(duì)數(shù)據(jù)接口模塊、操作界面模塊、仿真模塊以及加工控制模塊功能實(shí)現(xiàn),本文以仿真模塊功能實(shí)現(xiàn)展開分析。在數(shù)控精雕機(jī)開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,基于數(shù)控技術(shù)
仿真模塊功能實(shí)現(xiàn)決定了整個(gè)設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。數(shù)控加工仿真模塊主要圍繞計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)內(nèi)容與相關(guān)數(shù)控加工知識(shí)展開設(shè)計(jì),對(duì)真實(shí)加工過程的基本形象、直觀內(nèi)容進(jìn)行模擬;在模擬過程中,充分利用仿真技術(shù),對(duì)真實(shí)加工過程中的形象進(jìn)行直觀模擬。同時(shí),利用仿真模塊技術(shù)對(duì)真實(shí)預(yù)測(cè)的實(shí)際加工內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真與非實(shí)時(shí)仿真,實(shí)現(xiàn)對(duì)加工軌跡的幾何軌跡有效仿真。另外,物理仿真主要結(jié)合加工模型參數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)內(nèi)容展開。
在實(shí)際加工過程中,利用數(shù)控機(jī)床刀具,圍繞任何一個(gè)方向進(jìn)行加工,以脈沖當(dāng)量 0.001 為單位,保證仿真模塊
中的插補(bǔ)算法與 1 個(gè)像素點(diǎn)能夠合理代替實(shí)際加工中所存在的脈沖當(dāng)量,這種做法具有極高可行性。在系統(tǒng)中,采用 PC+ 通用接口卡模式構(gòu)建純粹的軟件數(shù)控系統(tǒng),整個(gè)插補(bǔ)運(yùn)算過程全部由軟件實(shí)現(xiàn);根據(jù)上述分析,可在數(shù)控仿真模塊插補(bǔ)算法中實(shí)現(xiàn)實(shí)際插補(bǔ)加工,體現(xiàn)仿真模塊在整個(gè)數(shù)控精雕機(jī)開放式數(shù)控系統(tǒng)中的核心技術(shù)價(jià)值。另外,在插補(bǔ)前,結(jié)合加工模型數(shù)據(jù),合理利用 MFC 所提供的直線、圓弧函數(shù),繪制加工對(duì)象軌跡,然后進(jìn)一步實(shí)施插補(bǔ)運(yùn)算;通過插補(bǔ)曲線擬合模型,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能操作。
3 結(jié)語(yǔ)
以CNC精雕機(jī)為基本對(duì)象,可設(shè)計(jì)建立一套循環(huán)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。本文對(duì)其改造方案進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),并確定了系統(tǒng)研究中的總體設(shè)計(jì)方案、模型構(gòu)建與功能模塊應(yīng)用實(shí)現(xiàn);在充分闡釋其核心技術(shù)精髓的同時(shí),真正體現(xiàn)了其系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能優(yōu)越性與豐富性,為行業(yè)技術(shù)應(yīng)用與生產(chǎn)發(fā)揮更大技術(shù)效能。
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