通用PC数控系统设计及其在机床数控化改造中的应用

一、引　言

　　数控机床是现代制造业的基础设备，是柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的重要组成部分。其中，数控系统又是数控机床的核心和关键。目前从使用的计算机类型来看，数控系统有专用计算机数控和通用计算机数控2种结构。前者所用计算机是数控系统生产厂为其系统专门设计和制造的，因此不同的系统具有不同的软硬件模块、不同的编程语言、多种实时操作系统等，不仅给用户带来了使用和维修上的复杂性，也给车间物流层的集成带来了困难。近几年来，随着计算机技术的飞速发展和通用微机的广泛普及，美、日等发达国家正研究新一代具有开放性体系结构的通用微机（PC）数控系统，以加强工业基础的规范化和标准化，增强市场竞争能力，适应FMS、CIMS的需要。目前，以通用PC机为主体控制机的MNC数控系统已逐渐成为数控领域中的一个重要发展方向，研究通用PC机在数控领域的应用技术有着重要的意义。本文以CA6140车床的数控化改造为例，探讨了通用PC数控系统的设计方法及其在机床数字化改造中的应用。

二、微机数控系统设计

　　1．硬件结构

　　图1所示为采用通用PC机（486以上）及其外设组成的数控车床数控系统。

　　2．软件设计

　　通用PC数控系统的功能大部分都采用软件来实现，因此，数控软件的设计及其功能是数控系统的核心。数控软件可分为3个部分：操作系统、系统控制软件、零件加工程序。操作系统以Windows98为基础，配以全图形彩色汉字人机界面、程序编辑窗口和帮助系统。零件加工程序由用户根据加工要求用ISO标准NC代码编写。控制软件包括各种加工插补控制程序、实时显示程序、换刀程序、刀具补偿与丝杆间隙补偿程序等。控制软件的总体结构如图2所示。

图2控制软件结构 

　　由于软件开发方法决定着软件的开发周期、效率和软件使用的可靠性，因此，确定软件的编程语言和开发平台是软件开发的重要步骤。我们选择了面向对象的程序设计方法，以C＋＋为开发语言，可以方便地将多个功能模块集成在一起，且易于调试和维护，可靠性高。设计时首先分析确定各功能模块，然后进行抽象概括，建立各类属层次（即基类、子类）模块，接着编写这些类的定义和实现方法，最后将它们组装在一起。图3是主控部分的类属层次模块图。