完備數(shù)字機(jī)床的工作方式選擇：手動(dòng)/聯(lián)機(jī)俯萌。

　　手動(dòng)單步進(jìn)給钥屈。

　　手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給涛贯。

　　回原點(diǎn)末捣。

　　進(jìn)給速度倍率侠姑。

　　進(jìn)給坐標(biāo)選擇。

　　主軸電動(dòng)機(jī)箩做、泵莽红、電磁離合制動(dòng)器等的狀態(tài)。

　　急停邦邦。

　　暫停及顯示安吁。

　　進(jìn)給坐標(biāo)超行程顯示。

　　故障顯示燃辖。

　　完備數(shù)字機(jī)床控制器軟件

　　完備數(shù)字機(jī)床控制器軟件是在DOS下用C++語言開發(fā)的鬼店，其框圖如圖3所示。數(shù)字機(jī)床控制器軟件基于DOS郭赐，主要是由于在這一操作系統(tǒng)下可以直接訪問數(shù)字機(jī)床控制器擴(kuò)展板卡薪韩，而且DOS的實(shí)時(shí)性也得到認(rèn)同。在圖3中捌锭，實(shí)時(shí)控制模塊由中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)俘陷，它是整個(gè)系統(tǒng)中唯一具有實(shí)時(shí)性要求的模塊。為了實(shí)時(shí)運(yùn)行其他的模塊秋降，只使用了為數(shù)不多的幾個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列颁膊，每一個(gè)隊(duì)列由一個(gè)類來維護(hù)，通過成員函數(shù)可以對(duì)其數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行訪問别逐。

　　圖3 數(shù)字機(jī)床控制器軟件框圖

　　主控計(jì)算機(jī)和手動(dòng)面板的運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)過監(jiān)控和指令解釋模塊預(yù)處理后生成運(yùn)動(dòng)代碼隊(duì)列撒殷，該隊(duì)列由運(yùn)動(dòng)代碼解釋模塊解釋，生成參考信號(hào)數(shù)據(jù)隊(duì)列敢智。在完備數(shù)字機(jī)床處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)杏县，運(yùn)動(dòng)和輔助功能指令由主控計(jì)算機(jī)的工藝控制軟件生成。完備數(shù)字機(jī)床的狀態(tài)晚号，包括當(dāng)前位置戳橱、故障信息以及繼電器/接觸器觸點(diǎn)通/斷等，可以根據(jù)工藝控制軟件顯示的要求由標(biāo)準(zhǔn)串口送至主控計(jì)算機(jī)殃忠。

　　圖3所示的完備數(shù)字機(jī)床控制器軟件了奋，與具體機(jī)床及其工藝性能的控制無關(guān)，也就是說該數(shù)字機(jī)床控制器軟件支持具有機(jī)床數(shù)控軟件化結(jié)構(gòu)體系的不同種類和型號(hào)的機(jī)床趾始，如各種銑床秉馏、車床或磨床等耙旦。不同工藝所要求的機(jī)床進(jìn)給軸數(shù)和輔助功能等方面的差異不影響數(shù)字機(jī)床控制器軟件，同時(shí)也不是數(shù)字機(jī)床控制器要控制的對(duì)象萝究，完備數(shù)字機(jī)床控制器使機(jī)床傳感器輸出免都、運(yùn)動(dòng)控制(進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)輸入)以及其他的一些低級(jí)操作對(duì)于主控計(jì)算機(jī)是能控的，并且是完備的糊肤。另一方面琴昆，由于引入了完備數(shù)字機(jī)床的概念和數(shù)字機(jī)床控制器，數(shù)控機(jī)床工藝的控制與硬件的接口是標(biāo)準(zhǔn)串行通信馆揉，數(shù)控機(jī)床工藝的控制是獨(dú)立于硬件的軟件业舍，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)床數(shù)控軟件化。

　　3 應(yīng)用實(shí)例

　　上述機(jī)床數(shù)控軟件化結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)被應(yīng)用于一臺(tái)三坐標(biāo)兩聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床的改造升酣。改造前舷暮，該數(shù)控銑床采用基于PC-XT的開放式數(shù)控系統(tǒng)，三軸伺服控制采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)噩茄，碼盤進(jìn)行半閉環(huán)位置檢測(cè)下面，最終由日本TOKO公司的專用伺服板卡進(jìn)行位置伺服控制，可控制機(jī)床完成兩軸圓弧運(yùn)動(dòng)绩聘，三軸直線及螺旋線運(yùn)動(dòng)董翻。為了提高該數(shù)控銑床的性能和檢驗(yàn)本文提出的機(jī)床數(shù)控軟件化結(jié)構(gòu)體系，將原有數(shù)控系統(tǒng)拆除钱淳，新開發(fā)了D3M-2A三坐標(biāo)完備數(shù)字銑床桨挂，其控制器主板選用工業(yè)控制級(jí)的80486DX4-100，光柵計(jì)數(shù)卡恳瞄、D/A卡及開關(guān)量I/0卡均為AT總線擴(kuò)展卡布布，性能指標(biāo)如下

　　所有精度指標(biāo)不劣于原機(jī)床。

　　三坐標(biāo)三聯(lián)動(dòng)漩践。

　　智能手動(dòng)面板簡潔友好鹃封，最大可讀入81個(gè)鍵值，輸出16個(gè)顯示肝唁。

　　人機(jī)界面友好趟伺，可以接受標(biāo)準(zhǔn)G代碼、參數(shù)方程和逐點(diǎn)數(shù)據(jù)处冰。

　　速度快床重、功能全、可靠性高耻陕。

　　將機(jī)床性能升級(jí)的軟硬件工作分離開，可以獨(dú)立進(jìn)行軟硬件升級(jí)刨沦。

　　D3M-2A三坐標(biāo)完備數(shù)字銑床控制軟件可用于其他機(jī)床(尤其是三軸以上多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制诗宣。

　　圖4是D3M-2A三坐標(biāo)完備數(shù)字銑床在主控計(jì)算機(jī)控制下銑削玫瑰線的刀具中心軌跡及其極坐標(biāo)方程膘怕，若加工平面選xy平面，則主控計(jì)算機(jī)生成該軌跡的劃坐標(biāo)并發(fā)送到D3M-2A的程序段如下 t=0;

　　while(t

　　{

　　j=(p/tf)t

　　r=10.000cos3j

　　x=rcosj

　　y=rcosj

　　Send.Data

　　t+=0.004 /*置初始時(shí)間為零*/

　　/*循環(huán)至結(jié)束時(shí)間tf*/

　　/*計(jì)算極角召庞，隨時(shí)間均勻增加*/

　　/*計(jì)算極徑岛心，按圖4中的方程/*

　　/*極坐標(biāo)到直角坐標(biāo)換算/*

　　/*極坐標(biāo)到直角坐標(biāo)換算/*

　　/*調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)*/

　　/*時(shí)間增加一個(gè)采樣周期*/

　　由此可見，在本文提出的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)體系下篮灼，加工這一類可用方程描述的復(fù)雜曲線/面(如采用樣條函數(shù)描述的自由曲面)的編程大大簡化忘古，而且直截了當(dāng)，不再以傳統(tǒng)的直線/圓弧插補(bǔ)為中介诅诱，因而避免了由此帶來的計(jì)算速度和精度方面的問題髓堪。

　　4 結(jié)論

　　本文提出的機(jī)床數(shù)控軟件化的結(jié)構(gòu)體系，是一項(xiàng)全新概念的數(shù)控技術(shù)娘荡，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的全開放干旁，簡化了機(jī)床數(shù)控化的過程和復(fù)雜性，它將有力地促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的研究炮沐、開發(fā)朋暴、生產(chǎn)和普及，特別有利于提高我國機(jī)床的數(shù)控化率碉伙。同時(shí)下抬，本技術(shù)能進(jìn)一步提高單機(jī)加工速度、精度和可靠性等指標(biāo)真译，使數(shù)控機(jī)床在面向制造自動(dòng)化的柔性和可集成性上產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的飛躍紧燎，為實(shí)現(xiàn)快速可重組技術(shù)和智能制造提供條件。結(jié)論如下：

　　首次提出了一種將數(shù)控機(jī)床工藝性能的控制與具體設(shè)備和控制系統(tǒng)硬件分離的結(jié)構(gòu)體系己倾。

　　充分發(fā)揮了PC平臺(tái)上的軟硬件優(yōu)勢(shì)购哺，豐富和改善了開發(fā)環(huán)境，擺脫了來自數(shù)控系統(tǒng)軟硬件的限制蔫迅，降低了用戶的硬件開銷人狞。

　　新的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)體系能夠很好地支持?jǐn)?shù)控機(jī)床進(jìn)一步智能化、集成化和系統(tǒng)化(包括網(wǎng)絡(luò)化)具藐。

　　本技術(shù)使數(shù)控機(jī)床(特別是兩軸以上多軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備)的設(shè)計(jì)與開發(fā)簡單化欢礼、標(biāo)準(zhǔn)化、開放化庞溜、通用化和軟件化革半。

　　減少了CPU的個(gè)數(shù)，有利于提高系統(tǒng)可靠性流码。

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